第13章 材料失效分析

1、第十三章 材料失效分析思考题1、材料的失效形式主要有哪些？ 2、简述常用的失效诊断技术与方法。 3、如何进行材料的失效预测？ 4、如何提高材料的使用寿命？ 1、材料的失效形式主要有哪些？、材料的失效形式主要有哪些？ 失效的形式失效的形式：断裂失效；非断裂失效：断裂失效；非断裂失效断裂失效断裂失效：韧性断裂，低温断裂，辐射脆化：韧性断裂，低温断裂，辐射脆化，氢化，应力腐蚀，液固金属脆化，液体浸，氢化，应力腐蚀，液固金属脆化，液体浸蚀，高温应力断裂蚀，高温应力断裂非断裂失效非断裂失效：变形（弹性、塑性）、腐蚀（：变形（弹性、塑性）、腐蚀（氧化、电化学），磨损（磨粒、粘着）氧化、电化学），磨损（磨粒

2、、粘着）2、简述常用的失效诊断技术与方法。、简述常用的失效诊断技术与方法。 1、断口诊断技术和方法断口诊断技术和方法断口准备断口准备：清理，保护，选取：清理，保护，选取 诊断设备和技术诊断设备和技术：宏观（体视显微镜，：宏观（体视显微镜，100倍），微观倍），微观（金相、（金相、SEM、TEM、EPMA、XRD、XPS等）等） 断口形貌诊断断口形貌诊断：宏观诊断分析（查找断裂源，分析断裂：宏观诊断分析（查找断裂源，分析断裂形式）形式） 断口微观分析：分析断裂类型和可能原因（韧窝、滑移断口微观分析：分析断裂类型和可能原因（韧窝、滑移面、解理、微裂纹等）面、解理、微裂纹等） 断口定量分析断口定量分

3、析：微区成分分析（：微区成分分析（EPMA，EDS）、结构参）、结构参数（数（XRD）、应力分析（）、应力分析（X射线应力仪）射线应力仪）2、裂纹诊断技术和方法、裂纹诊断技术和方法： 裂纹无损检测裂纹无损检测：超声探伤，：超声探伤，X射线，工业射线，工业CT 裂缝产生先后顺序诊断裂缝产生先后顺序诊断：确定主裂纹、主断口：确定主裂纹、主断口 裂纹形貌诊断裂纹形貌诊断：宏观诊断（查找裂纹源）：宏观诊断（查找裂纹源） 裂纹微观诊断：（成分、结构等）裂纹微观诊断：（成分、结构等） 裂纹断口分析裂纹断口分析：（成分、结构、应力）：（成分、结构、应力） 裂纹综合诊断裂纹综合诊断：裂纹源、裂纹扩展：裂纹源、

4、裂纹扩展3、痕迹诊断技术和方法痕迹诊断技术和方法： 痕迹的发现和显现：需仔细观察、去伪存真痕迹的发现和显现：需仔细观察、去伪存真 痕迹的提取、固定、清洗、记录、保存痕迹的提取、固定、清洗、记录、保存 痕迹的鉴定：形貌、成分、结构诊断，模拟分析，综合痕迹的鉴定：形貌、成分、结构诊断，模拟分析，综合评价评价3、失效产物的诊断技术和方法、失效产物的诊断技术和方法： 失效产物：主要指因腐蚀或磨损导致失效时，形成失效产物：主要指因腐蚀或磨损导致失效时，形成的腐蚀产物或磨屑等的腐蚀产物或磨屑等 形貌诊断、成分诊断、结构诊断形貌诊断、成分诊断、结构诊断4、综合诊断技术和方法、综合诊断技术和方法 思路和程序（

5、技术路线和诊断方案），失效模式（思路和程序（技术路线和诊断方案），失效模式（断裂，非断裂），失效原因，失效机理断裂，非断裂），失效原因，失效机理3、如何进行材料的失效预测？、如何进行材料的失效预测？ 1、以失效模式为基础的失效预测。以失效模式为基础的失效预测。2、以工程力学为基础的失效预测。、以工程力学为基础的失效预测。3、以数理统计为基础的失效预测。以数理统计为基础的失效预测。4、疲劳失效概率预测。疲劳失效概率预测。5、以可靠性工程为基础的失效预测。以可靠性工程为基础的失效预测。4、如何提高材料的使用寿命？、如何提高材料的使用寿命？ 分析材料失效原因，对症下药，调整材料的选择分析材料失效原因

6、，对症下药，调整材料的选择和设计，改善制备工艺，提高或者改善导致失效的性和设计，改善制备工艺，提高或者改善导致失效的性能。能。抗断裂失效设计技术：抗断裂失效设计技术：应力集中的影响及消除方应力集中的影响及消除方法；抗断裂结构设计，直角设计成圆角；法；抗断裂结构设计，直角设计成圆角； 制造工艺及质量控制技术：制造工艺及质量控制技术：制造工艺控制方法制造工艺控制方法，质量控制方法，表面防护与强化工艺技术（表面强，质量控制方法，表面防护与强化工艺技术（表面强化，表面防腐蚀）化，表面防腐蚀）抗变形失效材料的选择与设计：抗变形失效材料的选择与设计：成分，热成分，热处理工艺处理工艺抗断裂失效材料的选择与设

7、计抗断裂失效材料的选择与设计：韧断失效：韧断失效，脆断失效，抗高温断裂失效，脆断失效，抗高温断裂失效抗腐蚀失效材料的选择与设计：抗腐蚀失效材料的选择与设计：抗应力腐抗应力腐蚀，抗氢脆，抗腐蚀疲劳。蚀，抗氢脆，抗腐蚀疲劳。 抗磨损失效材料的选择与设计：抗磨损失效材料的选择与设计：影响磨损影响磨损主要因素，耐磨损材料，表面处理方法。主要因素，耐磨损材料，表面处理方法。 抗脆断设计：抗脆断设计：思路，设计分类，结构设计，试验思路，设计分类，结构设计，试验批量批量抗脆断结构设计抗脆断结构设计：降低最大应力，改善零件的腕：降低最大应力，改善零件的腕力状况，弹性强化和塑性强化力状况，弹性强化和塑性强化几种主要防脆断设计方法：几种主要防脆断设计方法：基于基于 K KICIC的设计，按的设计，按许用缺陷尺寸设计，按一定要求的防脆断设计，按脆许用缺陷尺寸设计，按一定要求的防脆断设计，按脆性转变温度设计。性转变温度设计。抗机械疲劳设计：抗机械疲劳设计：减少应力集中，表面处理，局减少应力集中，表面处理，局部应力应变法，损伤容限设计，概率疲劳设计部应力应变法，损伤容限设计，概率疲劳设计抗腐蚀疲劳设计抗腐蚀疲劳设计：避免死角残留腐蚀介质，铆钉：避免死角残留腐蚀介质，铆钉连接处，焊接接头，轴键连接，加装扰流导板或缓冲连接处，焊接接头，轴键连接，加装扰流导板或缓冲板，涂层保护，应用