失效分析的应用--陈祥

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1、失效分析的应用作者陈祥单位08010341班39号摘要：该论文主要介绍了失效分析如何应用于实际生活生产中，详细说明了失效分析在应用过程中的基本内容和基本方法。论文中给出了大量的实例，较为直观的阐述了失效分析过程及关键思想和注意事项。关键词：失效分析，应用实例，内容和方法Summary:thispaperdescribeshowtheapplicationoffailureanalysistoreallifeproduction,detailedfailureanalysisintheapplicat

2、ionprocessforbasiccontentandbasicmethod.Thesisinnumerousinstances,moreintuitiveexpoundedfailureanalysisprocessandkeyideasandconsiderations.Tags:failureanalysis,application,contentandmethods失效分析工作是一项复杂的系统工程，要从分析有关失效现象入手，对失效模式及机理进行系统综合分析研究，才能准确地判明失效的真正原因

3、。失效分析的基本内容为：明确分析対象，调查失效情况，确定失效模式，研究失效机理，判定失效原因，提出改进措施。（1）确定分析对彖。例如发动机转动部件或传动齿轮的失效，会使相关部件均遭到不同程度的损坏，如涡轮叶片中某一叶片岀现断裂失效，往往会打断其他叶片导致众多零件相继破坏,甚至酿成飞行事故。在这种情况下，必须在众多面目全非的残骸中准确找出首先断裂失效的叶片，并要找出该叶片的断裂起始部位。（2）失效情况调查。确定了首先失效件以后，要对失效件的设计要求、制造、维修、现场使用情况、服役条件等进行追溯调查，并

4、对相关零件的损伤特性进行分析。（3）失效模式诊断。失效模式是指失效的表现形式，即失效的性质和类型，可分为一级失效模式（断裂失效和非断裂失效）、二级失效模式等。该过程最能体现出扫描电子显微镜和x射线能谱仪的价值。要从断裂件（失效件）的表面形貌特征屮判断出断裂性质，必须对断裂件先进行宏观观察，再进行微观观察，即通过光学显微镜、打描电子显微镜和x射线能谱分析仪等设备对失效件及其起始部位的形状、尺寸、颜色及宏观微观特征进行分析鉴别，确定其失效过程的模式属性。借助扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备，可以承担大型

5、和复杂的故障分析任务。一起某型进口发动机低压一级涡轮部件110片叶片全部损伤的故障分析案例，其中49号左叶片从叶根处断裂。要对这么多断裂叶片逐一进行观察，确定出哪一件叶片是首断件非常关键。通过宏观和微观观察及分析，49号左叶片具有疲劳断裂特征，而其他断裂叶片均为瞬时断裂特征，据此判定49号左叶片为首断件，其他叶片的断裂或碰伤，均是由49号左叶片疲劳折断后，叶片折断部分在涡轮内部高速运动下打伤涡轮部件造成的。49号左叶片是从叶根处疲劳断裂的，疲劳起源于叶片排气边成片疏松缺陷的边界，呈多源扩展现象。排气

6、边上的铸造疏松缺陷是造成49号左叶片疲劳断裂的根本因素，叶片在出厂前探伤工序中未及时发现内部缺陷是一个重要原因。（4）研究失效机理。对失效件的设计、所承受的应力或应变和影响零件失效抗力的材质、冶金、工艺、表面状态及环境因素进行系统深入的分析研究，揭示其失效过程的宏观与微观本质，从理论上加以阐明或解释。（5）判明失效原因。在上述工作的基础上，对失效件进行全面、系统的分析，找出引起失效的相关因素，从而判明引起失效的原因。如有可能，应进行模拟验证试验，以确定所得出的失效原因是否真实可靠。（6）提出改进措施

7、。根据失效分析结果，提出防止再次失效的纠正措施。一般应包括设计、材料工艺、使用条件、质量控制和管理等方面。目前，失效分析中应用最多的精贵设备当属扫描电子显微镜和x射线能谱分析仪及各种无损检测设备。其屮，扫描电子显微镜主要用来观察样品（断口）表面的微观组织，根据其特征形貌，对断裂性质做出定性的判断；x射线能谱分析仪主要是对样品（零件）微区进行化学成分的定性或半定量的分析。德国生产的zeisssupra55vp场发射扫描电子显微镜，具有超高分辨率与较宽的放大倍数范围（分辨率最高可达lnm,放大倍数为12

8、〜900000倍）；极宽的加速电压范围和极好的低电压性能（加速电压范围为0.1〜30kv）,可保证在整个加速电压范围都有极好的图像分辨率；具有低真空（vp可变压力）方式，可消除样品充电现象，容易对潮湿和不导电样品进行分析；具有超大样品室和五轴全马达驱动样品台（样品室尺寸宽330mm、高270mm）；采Mschottky热场发射源，适合于长时间的各种精确分析；全计算机控制，自动化程度高，采用windowsxp和smartsem软件，功能强大，使用方便，在日常的失效分析工