复合材料常见失效模式与分析方法

rural

随着生产和科学技术的发展，越来越多的复合材料广泛应用于我们的生活。因为复合材料热稳定性好、比强度/比刚度高、抗疲劳性能好等诸多优点，故 其广泛应用于航空航天、汽车工业、制造业及医学等领域，而技术的全新要求和产品的高要求化，但客户对高要求产品及工艺理解不一，于是复合材料断裂、开裂、 爆板分层、腐蚀等之类失效频繁出现，常引起供应商与用户间的责任纠纷，所以导致了严重的经济损失。目前进而越来越多的企业、单位对于复合材料失效分析有了一个全面的认识，因为通过失效分析手段，可以查找产品失效的根本原因及机理，从而提高产品质量、工艺改进及责任仲裁等方面。
& n9 Z/ N; X! H


( G8 d2 Q: y/ ~: y复合材料失效分析适用企业

" t; b" ^4 i% u) H复合材料生产厂商：通过失效分析，查找产品失效产生可能原因的设计、生产、工艺、储存、运输等阶段，深究产品失效机理，为提升产品良率及优化生产工艺方面提供理论依据。
4 A! c, S5 i! J- `% \
6 a9 @4 r1 c5 g! g, A经销商或代理商：及时为其来料品质进行有效管控，为产品品质责任进行公正界定提供依据。

整机用户：跟进并对产品工艺及可靠性提供改进意见，提升产品良率及核心竞争力。

1 v- f8 T! y/ V5 e& g
2 V: E+ K" S* V( I" {# t' o
复合材料失效分析目标

1）通过失效分析可及时让生产商及经销商等了解产品状况，并对其产品失效提供有效预防政策；
: G1 W! O, c' V3 \0 Q; k
$ i: n/ [0 v: F7 o5 _  D0 Y+ y; d2）提供产品及工艺改进意见，提升产品良率及产品竞争力；
3 [3 A/ k) L5 p; u5 G! ^
3）明确引起复合材料产品失效的责任方，为司法仲裁提供依据。
8 c7 m+ u- q+ h, t5 S
$ S: a# F8 V4 V9 F4 f% h' T0 m

复合材料常见失效模式
( o% a: q, C: \1 `
( Z# i: O/ W1 I分层、开裂、腐蚀、起泡、涂/镀层脱落、变色失效等
) J. l2 ]( Q- a. w
4 R& @. s! \1 e5 o5 }! P! \2 N2 _' [$ ZPCB界面分层失效  
& u7 A9 E/ ?0 q3 e- ^
$ H" e7 a8 @: ]$ G" v1 AFPC开路失效

PCB界面失效

FPC开路失效

1 f% W" p' M- k8 k! t
7 i3 }. X: u' G, j9 j
# k9 V4 F2 z( s5 @复合材料常用失效分析方法


( I( H) B5 X9 P
1、无损检测：

9 p, p# X2 Z' q8 ~X-Ray透视检查
" F; E! T& b' F/ l3 e' F
三维CT检查
) ]( i& {& U/ i: a5 M; ?) n
( [0 t( |$ @! dC-SAM检查
7 n2 U5 }% \2 a2 [' s
  t% r# q, Z9 Q( u7 ]0 A

2、材料成分分析方面：
# q6 K. q/ U" F0 d( }; e6 }
傅立叶变换显微红外光谱分析（FTIR）
# S4 W/ B+ _! a$ V' c; s) T
显微共焦拉曼光谱仪（Raman）

扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）

X射线荧光光谱分析（XRF）
, w7 ^% z; L  Q- f) E
4 z* E* [0 l/ g9 e2 v7 F6 v$ q" Z气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）

裂解气相色谱-质谱联用（PGC-MS）

: j& ]5 d! }% z: M2 C3 G核磁共振分析（NMR）
7 y0 t+ t5 b. _+ ^
俄歇电子能谱分析（AES）
/ S$ A- |4 k/ \
4 L2 r/ q1 r! I5 h$ N- P$ i1 V# TX射线光电子能谱分析（XPS）
3 @* e; w; I, i1 T/ t: s6 A
X射线衍射仪（XRD）

飞行时间二次离子质谱分析（TOF-SIMS）



3、材料热分析方面：

0 h; |1 V) q" @# i& X9 Y差示扫描量热法（DSC）

& j) f  j; u/ p/ ]热重分析（TGA）
5 W, @& A& u0 o! g" g
* ^9 f; d3 ?8 G% y; k" L: c热机械分析（TMA）
1 \- ^/ J" F8 l9 z
3 a) M) c0 o' s2 ~! h动态热机械分析（DMA）     
. S+ C. S+ Z: K1 Y# }" U% Z+ h
! o) N8 _' F/ h8 A0 s1 |$ ^' n

: F8 A! b  ?+ C1 C' m( Y4、材料电性能方面：

+ O$ p' }6 p' B, Z: T6 A& I击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移等。
8 ~$ J* }0 q; J9 h8 H. v* r5 A. p. \
8 }# z0 F  e( ]# p% L/ C! {" ]
3 w2 R( X3 P2 n" M1 H5 w
! ^5 N6 [- K5 n! p4 w5 Y5 {+ M( s5、破坏性试验方面：

染色及渗透检测


1 d2 H9 L" X3 [
6、切片分析：

2 o7 D5 k' a6 ^金相切片、聚焦离子束（FIB）制样、离子研磨（CP）制样。  
  m! o4 v- o- s9 [

8 n/ m: T  {0 {
3 l4 B2 z' I9 V* S1 b+ @7、材料物理性能测试：拉伸强度、弯曲强度等
9 m$ k: ^/ q+ x9 ]3 Z
' b% o" P: E/ \- _

1 P( u5 }0 ~- Z1 y8、失效复现/验证

hope123

通过失效分析可及时让生产商及经销商等了解产品状况，并对其产品失效提供有效预防政策

freedom1

通过失效分析，查找产品失效产生可能原因的设计、生产、工艺、储存、运输等阶段，深究产品失效机理，为提升产品良率及优化生产工艺方面提供理论依据。

duck

目前进而越来越多的企业、单位对于复合材料失效分析有了一个全面的认识，因为通过失效分析手段，可以查找产品失效的根本原因及机理，从而提高产品质量、工艺改进及责任仲裁等方面。