复合材料常见失效模式与分析方法

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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。

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0 O9 N4 [8 m' k, m( M. a* X/ _复合材料失效分析适用企业

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。

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。
# I9 W! r9 k' @  W

" V0 e- A1 R8 d" b- ]" d
复合材料失效分析目标

- M9 `6 i$ F; t: g/ w, Y' u8 o8 I1）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；

  s; v5 R$ Y3 X5 E# t2）提供产品及工艺改进意见，提升产品良率及产品竞争力；

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。


0 _8 E9 a  @9 L" o+ @
: t; w$ l* X6 r复合材料常见失效模式
* H( n/ t9 c. b" \9 x* p* s0 j/ p3 @0 v
分层、开裂、腐蚀、起泡、涂/镀层脱落、变色失效等

' ^( t4 p' o# w6 b; z$ r3 EPCB界面分层失效  

FPC开路失效

# _/ ?5 E2 Y4 D0 r) f. M# z- JPCB界面失效
; ?, i. ?9 T' \2 y
FPC开路失效


( K. |" g  ^3 w7 b+ y
复合材料常用失效分析方法

7 l% \; C3 G4 f) t7 ^

/ l' P3 O( P$ r1、无损检测：
) l) h4 R, ~, O* G2 o8 l
6 d4 Y  O/ L' U. |% [- i8 RX-Ray透视检查

% ~( K  O. E5 v' ]' H三维CT检查

* F1 ^7 u: [4 W0 l1 B1 HC-SAM检查
( a  X5 f5 f: T( f
( O: g6 Y( E) Q  n' C' v

6 A4 Y- X0 R' t/ A: M2、材料成分分析方面：
# j! G8 d; t% N, `2 Z6 p
' C; ~& m& ~$ ?( C! V' N傅立叶变换显微红外光谱分析（FTIR）

显微共焦拉曼光谱仪（Raman）
5 w. ^. m* [  x0 p2 K7 {
扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）
0 x% Y5 @+ j0 j& K: e
X射线荧光光谱分析（XRF）
) O" q2 i& j# M/ {9 g; N! u
气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）

3 Y9 k6 V' v4 B. g& l& q裂解气相色谱-质谱联用（PGC-MS）
  C% ?$ m6 h9 l8 B+ L, N
# N# N7 \( f( `( N. n1 n# J核磁共振分析（NMR）

俄歇电子能谱分析（AES）

3 i) q  C! L" p* i5 i9 O$ h# R$ ~: f  E/ kX射线光电子能谱分析（XPS）

( u  ~& s0 ^4 m. G3 g! T  f* eX射线衍射仪（XRD）
/ R& D0 \0 z1 Q( s+ L
飞行时间二次离子质谱分析（TOF-SIMS）
, H4 _6 Z. h6 N  g
& ^9 Z  m8 j, J# t; Y& a. t- b4 o
0 }" I' @! }) k# o/ S
3、材料热分析方面：
6 n& D" B/ C/ b& ~9 t' f
差示扫描量热法（DSC）
) U% ?+ p# P, g. S; p% q/ q6 Y
热重分析（TGA）
! q+ N& s! o' j( a  k; r7 i: D/ g$ b
5 R% ^+ A8 I' x9 v7 W% i热机械分析（TMA）

动态热机械分析（DMA）     

$ F0 s2 ~- b6 ?8 |: }4 U) Y
( y% T. g7 W( I
) U. d% {% F6 {8 f8 _, I2 q0 @# e# D4、材料电性能方面：

  _& N8 s* @5 j/ m击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移等。



5、破坏性试验方面：
- O7 E$ t( [% {7 S
+ c* f% l3 N: D5 v, {3 M染色及渗透检测

) q4 W% g' Y1 V
' W/ T; Y" h! w7 p2 g6 v$ O
6、切片分析：
1 n" G' G, o1 r" h
4 u6 W* L* M7 `, W* ]金相切片、聚焦离子束（FIB）制样、离子研磨（CP）制样。  
1 f8 O' r0 }" A! O2 O
9 ?- D& n# z5 k% {! _

7、材料物理性能测试：拉伸强度、弯曲强度等
: k: l( B2 m* J, C$ D, ?$ d
# g& }, i4 M$ X0 ~: n# @' V7 h( X$ W
+ n2 Y  e- O: ?; q& Z
8、失效复现/验证

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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

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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。

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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。