实验设备(环境)及要求
金相显微镜、体式显微镜、SEM,抛光机、实验样品。
金属材料失效分析旨在对金属材料及零部件在生产和使用过程中出现的非预期失效进行研究,根据产品失效的模式和现象,通过一系列分析、验证、模拟、重现失效的现象,帮助制造商及用户找出失效的原因和机理,并给出防止失效的改进建议,减少或避免失效的再次产生。
金属材料的使用遍及每一个行业、每一个角落,各类金属零部件及产品的失效可以说每时每刻都在发生,例如:断裂、损伤、变形、腐蚀、泄露等等。失效问题不仅会给用户带来巨大的财产损失,严重时甚至影响公众安全,造成无法衡量的后果,这已然成为工业社会的一大痛点。
失效分析通过对失效品进行分析及验证,模拟重现失效的现象,明确失效的机理以确认造成失效的根本原因,并提出相对的改进措施和预防对策,预防和避免失效的再次发生。
失效的分类比较复杂,按其失效机理将失效分为:断裂失效;变形失效;磨损失效;腐蚀失效等四种类型。
断裂是指金属或合金材料或机械产品在力的作用下分成若干部分的现象。它是个动态的变化过程,包括裂纹的萌生及扩展过程。
断裂失效是指机械构件由于断裂而引起的机械设备产品不能完成原设计所指定的功能。
断裂失效类型有如下几种: 解理断裂失效; 韧窝破断失效;准解理断裂失效; 疲劳断裂失效; 蠕变断裂失效; 应力腐蚀断裂失效; 沿晶断裂失效液态或固态金属脆性断裂失效;氢脆断裂失效; 滑移分离失效等.
变形通常是机械构件在外力作用下,其形状和尺寸发生变化的现象。从微观上讲是指金属材料在外力作用下,其晶格产生畸变。若外力消除,晶格畸变亦消除时,这种变形为弹性变形;若外力消除,晶格不能恢复原样,即畸变不能消除时,称这种变形为塑性变形。
变形失效是指机械构件在使用过程中产生过量变形,即不能满足原设计要求时变形量。一般情况下将变形失效分为弹性变形失效和塑性变形失效两种。弹性变形失效将使机械构件表面不留任何损伤痕迹,仅是金属材料的弹性模量发生变化,而与机械构件的尺寸和形状无关;塑性变形失效将导致机械构件表面损伤,其机械构件的形状与尺寸均发生变化。
磨损是摩擦作用下物体相对运动时,表面逐渐分离出磨屑而不断损伤的现象。
磨损失效是指由于磨损现象的发生使机械零部件不能达到原设计功效,即不能达到原设计水平。
磨损失效的类型有: 粘着磨损失效; 磨粒磨损失效; 腐蚀磨损失效; 变形磨损失效; 表面疲劳磨损失效; 冲击磨损失效; 微振磨损失效等。
腐蚀是指金属或合金材料表面因 发生化学或电化学反应而引起的损伤现象。金属腐蚀 虽然在酸洗、化学电源、电解加工、金相浸蚀等方面起着有益于人类的作用,但是它在国民经济上所造成的损失是相当严重的。
由于腐蚀作用是机械构件丧失原设计功能的现象称为腐蚀失效。
腐蚀失效的类型有: 直接化学腐蚀失效; 电化学腐蚀失效; 点腐蚀失效; 局部腐蚀失效; 沿晶腐蚀失效; 选择性腐蚀失效; 缝隙腐蚀失效; 生物腐蚀失效 磨损腐蚀失效;氢损伤失效; 应力腐蚀失效等。
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