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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