材料失效分析-复旦

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1、材料失效分析FailureAnalysisofMaterials主讲教师：杨振国单位：材料科学系办公室：先进材料楼407室联系方式：zgyang@fudan.edu.cn65642523（O）复旦大学材料科学系2013.9课程基本信息教学团队：杨振国、方晓生、蒋益明、江素华课程类型：通识课程公选修课（36学时）课程代码：MATE130025.01课程内容：理论(18学时)+应用(18学时)课程网址：http://jpkc.fudan.edu.cn/s/348/t/710/成绩评定：平时成绩平时成绩+读书报告+PPT介绍(30％))(30(30％)（4400%%）2第一章

2、材料失效分析概论111.1失效分析概况121.2失效分析的基本概念131.3失效分析的基本内容141.4失效分析学科的发展历程151.5失效分析工作者的应有素质1.1失效分析概况1.1.1失效的基本状况失效问题每时每刻在发生，遍及各行各业。各国每年因失效造成的经济损失约占该国GDP的2~4%。我国2011年、2012年的GDP分别471564亿元、519322亿元，以4%估算，损失值分别高达18862亿元(2011)、20772亿元(2012)，损失巨大。因此，失效分析一直受到人们的广泛重视和研究。1.1.2失效分析的特点失效分析是一门面向应用、面向工程、面向未来的学科

3、，它有二个基本特点：(()1)综合性：涉及许多学科和技术门类，呈学科交叉性；(2)经济性：与国民经济发展紧密相连，应用极其广泛。1.1失效分析概况1.1.3失效分析的作用●失效分析是综合运用材料科学基础知识和其他技术科学开展事故分析与预防的，因而是一门发展中的、交叉性的综合性学科。它的作用和意义主要有：（1）防止或减少重大事故的再发生，保障社会稳定；（2）明确事故的责任，维护用户的正当权益；（3）吸取经验教训，提高产品质量和可靠性；（4）通过逆向工程分析，为经济索赔提供技术依据；（5）促进材料科学的技术进步，为开发新材料和改进基础材料的性能从理论上指明方向。1.2失效分

4、析的基本概念1.2.1失效的定义●《新华词典》的定义*丧失功效或效力。**《《新华词典新华词典》》:p757,1982.:p757,1982.●国标GB3187-82《可靠性基本名词术语及定义》的定义失效—“产品丧失规定的功能，对可修复产品通常称为故障。”●●《材料大辞典》的定义*失效，又称复合材料的破坏，指复合材料在经过某些物理、化学过程后（如载荷作用、材料老化、温度和湿度变化等）发生了尺寸、形状、性能的变化而丧失了规定的功能。*师昌绪主编.材料大辞典.化学工业出版社,1994,p851.1.2失效分析的基本概念●●《《美国金属学会手册》的定义*按照《ASMHandb

5、ook》的定义，服役的任何构件出现以下三种状态之一时即为失效：（1）完全不能修复时；（2）仍可以使用，但不能满意地达到规定的功能时；（3）受到严重损伤而不能继续安全可靠地使用时。*ASMHandbook.Vol.11：FailureAnalysisandPrevention(10thEd.).ASMInternational,2002.1.2失效分析的基本概念●失效的新定义*失效(failure)是指产品(构件)因微观结构和外观形态发生变化而不能满意地达到规定的功能。根据其严重性，失效也可称为事件(incident)、事故(accident)或故障(fault)。原子的

6、电子结构局部腐蚀微观原子间相互作用外观局部磨损结构原子团三维分布形态过度变形表面异物显微组织形态*杨振国.论失效分析的本质及其内在关系.理化检验-物理分册：2013年全国失效分析学术会议专辑,2013,49(S2):1-3.1.2失效分析的基本概念11.2.2失效分析的内容失效分析的内容失效分析是对失效构件为查明失效起因并采取预防措施而进行的一切技术活动。它相当于它相当于材料诊断学材料诊断学，，运用各仪方各种分析仪器和方法法，对断口（缺陷）进行综合分析，查明失效原因，并采取措施防止同类失效的再发生，一般应包含五项内容：(1)判定失效模式（filfailuremodde）

7、(2)(2)界定界定失效失效缺陷缺陷（failuredefect）(3)(3)鉴定鉴定失效机理（failuremechanism）(4)确定失效起因（failurecausefailurecause）(5)提出解决解决对策对策（countermeasure）1.2失效分析的基本概念1.2.3失效分析的相互关系●失效分析是确定构件的失效模式、失效缺陷、失效机理与失效起因的相互关系◆失效模式失效模式是指构件失效后的外观形式，即可观察的、可测量的失效的宏观特征。比如：脆性断裂、疲劳开裂、接触磨损等。根据构件失效的宏观特征，失效模式应有五种：(1