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第1章 概论 1

1.1 失效 1

1.2 失效分析 1

1.2.1 失效带来的损失 2

1.2.2 失效分析的目的及意义 3

1.3 失效分析的发展 5

1.3.1 失效分析发展的3个阶段 5

1.3.2 国内外失效分析状况 6

1.4 失效分析学科简介 8

1.4.1 失效分析的基本类别 8

1.4.2 失效分析的主要分支学科 8

1.4.3 失效分析与相关学科的关系 9

1.4.4 现代失效分析的发展方向 10

1.5 失效的基本模式 12

1.6 引起失效的主要原因 13

1.7 失效分析的基本要求 14

第2章 失效分析原理和方法 16

2.1 失效分析的基本程序 16

2.1.1 明确失效分析的目的要求 16

2.1.2 调查现场及收集背景资料 17

2.1.3 失效件的保护 18

2.1.4 失效件的观察、检测和试验 19

2.1.5 确定失效原因并提出改进措施 20

2.2 失效分析的思路及基本方法 21

2.2.1 失效分析思路的方向性及基本原则 21

2.2.2 失效分析思路简介 23

2.2.3 失效分析常用的逻辑推理方法 26

2.3 失效分析常用技术 27

2.3.1 痕迹分析 28

2.3.2 断口分析技术 30

2.3.3 裂纹分析技术 32

2.3.4 模拟试验 36

第3章 断裂失效 37

3.1 断裂失效形式及其判断 37

3.1.1 断裂失效的分类 37

3.1.2 韧性断裂 39

3.1.3 脆性断裂 45

3.1.4 疲劳断裂 53

3.2 线弹性断裂力学 70

3.2.1 Griffith断裂理论 71

3.2.2 修正的Griffith断裂理论 72

3.2.3 应力强度理论 73

3.3 弹塑性断裂力学 78

3.3.1 裂纹尖端塑性变形 79

3.3.2 裂纹张开位移理论 81

3.3.3 J积分理论 83

第4章 腐蚀失效 84

4.1 腐蚀学基本知识 84

4.1.1 基本概念 84

4.1.2 金属腐蚀的分类 85

4.1.3 金属腐蚀程度的表示方法 86

4.2 电化学腐蚀热力学 88

4.2.1 腐蚀电池 88

4.2.2 金属电化学腐蚀倾向的判断 93

4.2.3 电位-pH图 97

4.3 电化学腐蚀反应动力学 102

4.3.1 极化现象与极化曲线 102

4.3.2 腐蚀速度与极化的关系 104

4.3.3 极化现象的分类 105

4.3.4 腐蚀电池的混合电位 106

4.3.5 活化极化控制下的腐蚀动力学方程式 109

4.3.6 浓差极化控制下的腐蚀动力学方程式 115

4.4 腐蚀失效形式 118

4.4.1 均匀腐蚀 118

4.4.2 小孔腐蚀 119

4.4.3 缝隙腐蚀 120

4.4.4 晶间腐蚀 121

4.4.5 电偶腐蚀 121

4.4.6 选择性腐蚀 122

4.5 腐蚀失效实验 122

第5章 磨损失效 124

5.1 摩擦学基础知识 124

5.1.1 摩擦的概念和分类 124

5.1.2 摩擦理论 125

5.1.3 影响摩擦因数的因素 135

5.1.4 固体的摩擦热 139

5.2 磨损失效基本形式 143

5.2.1 磨料失效 144

5.2.2 粘着磨损 148

5.2.3 冲蚀磨损 151

5.2.4 微动磨损 155

5.2.5 腐蚀磨损 160

5.2.6 疲劳磨损 164

5.2.7 提高耐磨性的途径 165

5.3 摩擦与润滑 166

5.3.1 干摩擦 166

5.3.2 边界摩擦 168

5.3.3 流体润滑 172

第6章 变形失效 174

6.1 弹性变形失效 174

6.2 塑性变形失效 176

6.2.1 塑性变形 176

6.2.2 塑性变形的特点 176

6.2.3 塑性变形失效 177

6.2.4 塑性变形失效的原因及预防措施 178

6.3 高温作用下的变形失效 179

6.3.1 蠕变变形失效 179

6.3.2 应力松弛变形失效 181

第7章 再制造装备的失效及寿命预测 183

7.1 再制造工程技术简介 183

7.1.1 表面改性技术 183

7.1.2 表面覆镀技术 188

7.1.3 表面渗镀技术 190

7.1.4 材料制备与成形一体化技术 193

7.2 再制造装备的失效形式 194

7.2.1 装备再制造前、后的差异 194

7.2.2 再制造引入残余应力的影响 195

7.2.3 再制造涂覆层的影响 196

7.2.4 疲劳破坏 197

7.2.5 磨损破坏 198

7.2.6 腐蚀破坏 198

7.2.7 应力腐蚀失效或开裂 198

7.2.8 高温破坏 198

7.3 再制造装备失效分析技术和寿命预测 199

7.3.1 再制造涂层的加速磨损寿命预测 199

7.3.2 再制造装备失效分析的无损检测技术 204

第8章 电子元器件的失效分析 209

8.1 电子元器件的失效机理 210

8.1.1 电子元器件失效模式的定义 210

8.1.2 主要失效形式 210

8.1.3 主要失效机理 211

8.1.4 失效分析流程 214

8.1.5 常见电子元器件失效原因和常见故障 215

8.1.6 电子元器件可靠性指标 220

8.2 电子元器件失效分析工具与技术 221

8.2.1 电子元器件失效分析常用技术 221

8.2.2 系统工程分析方法 227

8.3 电子元器件失效分析技术的工程应用 228

8.3.1 电子元器件中焊点的失效分析 228

8.3.2 电子封装物的失效分析 232

8.3.3 MD2864A-30/B失效分析 233

8.3.4 CD4069UB的失效分析 234

8.3.5 电子元器件外引线断腿失效分析 235

第9章 装备失效分析案例 238

9.1 某重载车辆侧减速器主动齿轮接触疲劳失效分析 238

9.1.1 背景介绍 238

9.1.2 断口分析 239

9.1.3 化学成分检验 240

9.1.4 显微组织分析 240

9.1.5 硬度检验 242

9.1.6 结论 243

9.2 轮式车辆变速箱换挡拨叉断裂失效分析 243

9.2.1 背景 243

9.2.2 宏观形貌分析 243

9.2.3 有限元模拟分析 244

9.2.4 结论 248

9.3 某重型车辆减振器摩擦片失效分析 248

9.3.1 摩擦减振器工作状况 248

9.3.2 摩擦片失效特征 250

9.3.3 失效机理及材料改进 251

9.3.4 结论 253

9.4 高强铝合金腐蚀失效分析 254

9.4.1 2A12CZ铝合金腐蚀 254

9.4.2 7N01铝合金车体水箱横梁断裂失效分析 260

9.5 某型号军用手枪枪管断裂失效分析 265

9.5.1 断口形貌分析 265

9.5.2 断口析出物结构分析 267

9.5.3 失效机理分析和模拟验证试验 268

9.5.4 综合分析和改进措施 269

9.6 热循环作用下圆筒基体热障涂层的失效过程分析 270

9.6.1 背景 270

9.6.2 热循环试验 271

9.6.3 有限元模拟分析热障涂层失效 272

9.6.4 声发射技术分析热障涂层失效 278

9.7 高速电弧喷涂3Cr13涂层不同工作环境下失效模式分析 281

9.7.1 干摩擦条件下3Cr13涂层的失效分析 282

9.7.2 含磨粒润滑条件下涂层失效分析 286

9.7.3 不同载荷条件下涂层失效分析 288

9.8 某重型车辆变速箱断齿及箱体断裂失效分析 290

9.8.1 背景介绍 290

9.8.2 断齿和齿顶宏观形貌 291

9.8.3 微观形貌分析 291

9.8.4 金相分析 293

9.8.5 硬度分析 294

9.8.6 结论 295

参考文献 296