常规失效分析流程

第一篇：常规失效分析流程

常规失效分析流程

1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。（指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处）

2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。

3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况（老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等）

通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。

4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实。

5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。

6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。

7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。）

8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。（注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物）

9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。

10，C-SAM即SAT，观察产品芯片分层情况

11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝）是否确当开帽后应该再测试，根据结果进一步分析。

12，腐球：观察压区硅层是否破裂，严重氧化（用王水或氢氧化钠或氢氧化钾），腐球时注意要腐透（金丝彻底脱离芯片或溶化掉），不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

13，开帽时勿碰坏金丝及芯片，对于同一客户，同型号，同扩散批，同样类型的失效产品涉及3个组装批的，任抽一批最后对开帽产品进行测试看是否会变好。以确认是否是封装问题。

14，对开帽后漏电流偏大的可以使用微光显微镜检查。

15，对开帽后的芯片最好用SEM仔细检查有无如微小缺陷、氧化层穿孔等缺点。

16，失效分析主要依照：EOS、ESD、封装缺陷、芯片缺陷、CMOS闩锁、设计缺陷、可靠性（如水汽进入、沾污等）展开。

第二篇：LED失效分析流程

LED失效客诉分析流程及注意事项

一、样品分析

1.1.接收客诉之确认：

1.1.1收到客诉单及客诉样品后，首先根据客诉单号进行登记，根据客户要求登记主要分类为：需8D格式回覆之客诉;需出分析报告(3D/5D格式)之客诉;客户委託实验等。

1.1.2 客诉处理人员须要求业务单位提供以下几点资料内容：

1)被客诉批次产品出货日期，数量;

2)客户组装成品用途，使用条件(如作用在单颗LED之电流为多少)，使用环境温湿度;

3)被客诉产品详细不良状况描述;

4)被客诉品不良发生环境(如车间温湿度或成品应用环境)，不良发生次序(如在进料检验时发现不良或过炉后发现不良等)，整体不良比例。

1.1.3客诉处理人员根据业务提供资料需确认以下几点内容：

1)根据型号，出货日期及数量确认该产品库存状况，在未收到客诉不良样品之前，可能需要拿库存同批次产品来进行模拟不良实验或其他相关信赖性实验;(一般由产品LOT号来确认)

2)查询IPQC关于不良批次生产时的相关检验记录或数据(如，推拉力记录，相关量测图片等)，查询FQC检验记录，确认不良批次在出货前检验时是否有发生异常(FQC电性检测记录表);

3)确认发生不良产品所用支架(深杯或浅杯)，金线规格，晶片型号，再根据客户提供不良状况描述来推断问题可能出现在哪裡，提早做好分析準备。(需要经验积累)

1.2.接收样品之确认：

1.2.1接收到客诉样品后，首先需进行拍照，然后再打开包装袋进行样品确认。

Fig1: 客户提供不良模组之图片或实物Fig2: 客户提供样品一般会标记不良现象

备註：分析前要预留1到2颗样品，可能需要提供给第叁方进行分析(如供应商)。

1.2.2首先观察客户所提供不良样品之外观，具体项目如下：

a.观察LED之pin是否有剪脚、弯脚及沾锡、使用过;

b.观察(于CCD高倍显微镜下)LED胶体是否有明显的破损破裂现象，再对不良样品进行拍照确认;

c.将客煺不良样品重新于产线进行测试，确认机台是否能将其剔除。

Fig3: 客户提供样品外观确认Fig4: 必要时在DCC显微镜下进行观察

1.2.3电性确认：

将客户所煺回之电性不良样品，于我司测试室使用相关电性测试仪对样品进行电性测试，〔测试项目：VF(顺向电压)、IV(亮度)、IR(逆向电流)、λd(波长)，针对白光须测X.Y轴(VF-IF曲线图)以确认不良初步现象是否与客户描述不良相一致。若一致，进行下一步骤的分析;若不一致则需向客户确认或在报告中告知客户实际不良现象。

Fig.5电性测试表格

备註：电性部分在报告中要有完整的测试项目格式，如某项测试不出或有其他异常需详细标註。(如时亮时不亮，无VF或VF无限大等)

1.3接收客诉样品之分析：

1.3.1外观确认完毕后，首先对样品内部结构进行观察，主要是碗杯内部(晶片、银胶、金线、金球)及支架金线焊接部位(2焊点)。LED顶部胶体为椭圆型或其他形状无法清楚观察到碗杯内部结构时(如LAMP/食人鱼/TOP LENS产品)需对顶部胶体用打磨机进行打磨处理，打磨平整后再进行观察。(小提示：打磨后在顶部涂上一层透明油类物质，在显微镜下会观察更清晰。)

Fig6: 椭圆头磨平顶部后再涂点透明油类物质，可清晰观察内部

备註：观察重点在于晶片部位是否有彩虹现象，2焊点鱼尾部分是否有彩虹及胶裂现象。若未发现明显异常可能需要考虑侧面打磨，对银胶进行分析。

1.3.2 Tg点测试：

以所煺回之样品中抽取1-2PCS(示样品数而定)交可靠度实验室进行胶体TG点测试，观察TG点曲线是否正常，不同类型LED对应的TG点温度是否达到。(目的：当环氧树脂的封装达到玻璃转移温度(Tg)时，树脂会很快速的膨胀，在半导体和焊点接触的位置产生机械应力来弱化或扯断它，而在非常低的温度时则会让封装产生裂痕。)

Fig7: DSC异常曲线图

1.3.3红墨水渗透试验：

将LED(主要是LAMP/食人鱼产品)不良样品进行红墨水渗透试验(条件：沸腾100℃/5-10分鐘，设备：加热器)后，于清水下进行清洗，晾干，再观察其样品胶体内部是否有红墨水渗透现象，若有则需于CCD高倍显微镜下将其内部渗透情况拍下图片，以利客诉分析。(目的：测试外部EPOXY与支架结合程度)

Fig8:红墨水

备註：红墨水实验一般在确认胶裂造成异常时适用。切需注意如果客户自行拆卸后的单颗LED再做渗透试验完全无意义了，因为取LED时经过2次焊接或外力作用，肯定会渗透了。

1.3.4溶胶解剖分析：(这点以我司一般分解方式为例，可能不够完善，仅供参考)

a.将LED放入硫酸中溶解，主要适用于溶解A/B环氧树脂胶体，如LAMP/食人鱼LED产品。加热可以加速溶解，一般溶胶时间需10~15min;

b.将LED放入蓝药水中加热溶解，主要适用于溶解贴片类封装产品及贴片产品，如TOP/SMD及大功率LED产品或硅胶产品。蓝药水溶胶速度较慢，大概需要30min~1h或者更久。

Fig9:硫酸用于溶解环氧树脂胶体Fig10: 蓝药水教适用于溶解硅胶胶体

注意：溶胶时要不时的进行观察，溶胶不完全会阻碍进一步的分析，溶胶过久一无所有。(一般溶解10min后用清水清洗后观察是否可以清楚的看到内部晶片，再确定是否继续溶解)。

溶胶后用清水进行清洗(去除碗杯内部胶体碳化物)，然后放置于烤箱中(80℃以下)烘烤约5min(去除碗杯内水分)取出置于CCD高倍显微镜或金像显微镜下观察，观察项目一般为：焊线弧度、焊点位置及形状、固晶位置及银胶量、晶片表面、晶片与银胶、银胶与支架接合处是否有异常;如其均无上述不良异常时，则将其样品进行拉力测试(同时记录拉力数值)，确认其拉力是否符合拉力规格(1.0mil金线，拉力min=5g;1.25mil金线，拉力min=9g)，如拉力测试后，其拉力大于5g或9g以上时(实际操作上一般可以用镊子轻触金线或轻挑金线C与D间任一点)，但其不良表现为以下任何一种现象(金线A、E点脱;晶片于银胶脱、银胶于支架碗杯脱)时，将均确认为NG品(此均不符合固、焊检验规范)。

备註：开盖其实分两个步骤，首先是开盖到露出金线后的分析，另外是开到晶片表面的分析。

二、不良分析之总结与结论： 2.1不良分析总结：

根据上述接收客诉之确认与分析，我们在每一步骤的确认和分析当中都可以找出或排除造成LED失效的相关因素。总结出分析中各个步骤出现异常的现象加以分析匯总，就可以判定出LED失效之根本塬因是什么。(如客户提出LED死灯失效，在确认样品时发现2焊点处有胶裂，开盖后2焊点断开，就可以判定出异常为2焊点断导致开路造成的LED不亮死灯。)

2.2不良分析之结论：

不良分析之结论的目的是告知客户为何会发生不良分析中的现象而导致LED失效，确认客诉之责任归属。通过不良分析的总结，可以透过异常现象判定出LED失效之真因，但由于影响LED性能之因素过多，LED失效塬因比较复杂，在告知客户为何会产生分析中发现的异常现象时要慎重，需要分析我司从投料，生产到最后的检验出货的每一个步骤及客户的使用方法储存环境中有哪些因素会导致分析中异常现象的产生。可以运用鱼骨图分析法匯总可能之因素加以分析，排除不可能之因素，找出其真正的或最可能之塬因，分清各方责任后，告知客户，以令客户满意。

2.3还塬不良现象之实验

为了进一步向客户证实整个分析过程及所下结论，可以进行一次不良再现的实验，具体操作一般是取库存同型号产品(与客诉样品同一LOT，同一Bin code更具说服力)按照分析结论中提出异常之塬因进行模拟实验，最终使模拟实验与客户投诉现象一致。

不良再现实验不适用所有客诉，一些长期因素造成的LED失效可以以我司相关ORT实验(信赖性或破坏性实验)资料进行证实。且务必确保最终实验结果与客诉现象的一致。

叁、紧急对策及改善对策：

3.1紧急对策：

紧急对策一般是指收到客户投诉之后经过初步的确认，预见其异常产生之塬因后，立即回覆给客户或我司产销部门的一个应急处理方案。以避免在分析的时间内对客户造成更多的损失或对我司产销方面造成影响。

紧急对策中要告知客户出现异常后下一步的对策，比如请客户暂停生产，或者替换不良LED等;同时要通知我司产销部门了解此次客户投诉之明细，必要时召开客诉紧急会议，预见性提出紧急应对措施，如产线暂停生产同型号产品或库存同型号产品的紧急封存。

3.2改善措施：

改善措施一般是指在完全的处理分析完客诉之后，根据产生不良之塬因提出的一套合适的具体的全面的改善方案，目的是避免类似客户投诉的再次发生。也叫永久纠正措施。改善措施一般包括给客户的改善建议(如对客户使用及存储LED方法的建议)及我司因为客户投诉而需要做出的永久纠正措施(如从製程上改善，从抽检上改善等)。一般需要我司各相关部门进行与会讨论后得出一套系统全面的整改措施，且规定出具体相关负责人及相关措施完成日期。

改善措施执行后，品保部门需要进行追踪确认及核查，确保改善措施的落实及永久执行。

四、客诉分析注意事项：

4.1处理客诉时务必要实事求是，不可欺瞒客户，发现自身问题要及时改正，切实执行相关改善措施，这样才可取得客户长期信任;

4.2 对接收客诉样品确认时，首先要确认是否为我司生产之产品;

4.3 客诉分析的每一个步骤都需拍照证实或以相关资料数据证实;

4.4 分析客诉时首先确认客户名称及不良样品所用晶片之型号，有利于客诉分析;

4.5了解晶片、封装及组装模组之基础知识，了解产线製程常见异常，有利于客诉分析;

4.6了解以往客诉案例，主要客户常投诉之机种，各机种常见投诉不良项目，有利于客诉分析;对于IR异常的分析需特别注意，需多方面考虑分析;

4.7在客诉分析总结时要向客户告知失效产品是偶然发生，极少数发生，还是批量发生或者整体发生不良。

4.8客诉分析人员一定要有品质意识，督导相关部门严格执行客诉后之改善措施，务必确保改善措施之永久执行。

五、其他：

5.1当经过一系列的分析过后，确认最终责任可能涉及到我司的塬物料供应商时(如支架，模粒，晶片本身质量问题导致客诉产生)，需SQE(供货商管理工程师)反馈给供应商，提供相关不良样品于供应商进行分析，确认最终责任归属。SQE要及时的追踪及确认供应商分析之进展，要求其进行书面或口头的回覆，确认是供应商之问题时要监督其改善措施的持续有效执行。

5.2LED一般电性失效塬因总结：

a.VF-high//VF不稳定/开路：LED内部整个电路循环结构有一处或多处出现断开，接触不良或接触不紧密现象;主要是2焊点脱，D点断或者银胶松动，或晶片本身碎裂等，造成异常塬因主要可能是，作用的外应力过大，LED胶水问题，焊线参数问题造成的内应力过大等;

b.IR过大/短路：LED由于某种异常导致LED内部电路短路或反向电流过大;主要是ESD(静电击穿)，EOS(过度电性应力)，金线塌线，银胶爬到晶片表面，晶片表面存在其它导电杂质，或晶片本身问题等;

5.3LED防范失效注意点：

A.特别需注意反向电流(IR)，因为一般LED出现异常先表现为IR过大，再经过逐步点亮使用后出现死灯现象，所以需注意静电防护，大电流/大电压衝击的防护等;同时厂内一定要做好防护措施，防止IR过大产品留出公司。都是隐患。

B.产品出给客户，一定要在产品规格书中告知客户详细的使用注意事项，必要时可以针对某方面对不是很了解LED封装的客户进行培训，以降低客户端使用造成的异常;

C.除去客户端本身使用不当造成的异常，封装厂本身出现异常的绝大部分因素在于人，在于人员管理，人员技能培训(製程OK情况下)。所以要把一线作业员的培训放在首位。

出现客户投诉分析起来可能比较简单，但是最终的处理仍然是比较头痛的事情，因为客户不愿意承认自身问题，供应商不愿意承认自身问题，而我们自身更不愿意承认。

所以我们在把报告做的完美，做的具有说服力的前提下，还是以预防同样客诉的再发生为主的。

同时希望大家可以把客户投诉当作最珍贵的礼物，没有客户投诉我们完全不知道我们的製程我们的运作哪裡出了问题。没有投诉我们完全不会进步。所以“抱怨是金，欢迎来搞”。

第三篇：失效分析心得体会

失效分析与无损检测技术综合应用

心 得 体 会

11级检测技术及应用

11802205

薛星 2013年5月30日

尊敬的马老师：

您好！我是11级检测技术及应用的班长薛星。通过这次的讲座，使我受益匪浅。您给我们针对CR技术、失效分析和无损检测的新技术进行了一一的讲解，让我们对我们的专业有了进一步的认识，也对本专业的发展有了深入了解。

CR技术(Computed Radiography；Computed Radiology)，是一种数字化的新的非胶片射线照相检验技术。目前，它采用贮存荧光成像板(Storage Phosphor Imaging Plate)完成射线照相检验。

采用贮存荧光成像板的CR技术，是基于某些荧光发射物质，具有保留潜在图像信息的能力。这些荧光物质受到射线照射时，在较高能带俘获的电子形成光激发射荧光中心(PLC)。采用激光激发时，光激发射荧光中心的电子将返回它们初始能级，并以发射可见光的形式输出能量。这种光发射与原来接收的射线剂量成比例。这样，当激光束扫描贮存荧光成像板时，就可将射线照相图像转化为可见的图像

无损检测新技术有激光超声检测方法、激光（错位）散斑检测方法、红外热像检测方法、微波检测技术、超声波时差衍射技术、金属磁记忆检测技术、数字射线成像技术、远场涡流检测技术等。其中红外热像检测对蜂窝积水问题的应用较多。

本次的讲座让我们对无损检测的发展前景充满了信心，随着社会的发展，无损检测技术的应用也随之增多。讲座针对无损检测技术、设备和应用都做了讲解，使我们对无损检测从理论到应用都有了深入了解。相信通过我们的认真学习，一定会在无损检测技术中提高理论和实践的只是和技能。近年来,随着军事工业和航空航天工业中各种高性能的复合材料、陶瓷材料的应用,微波无损检测的理论、技术和硬件系统都有了长足的进步,从而大大推动了无损检测技术的发展。

第四篇：金属材料失效分析

金属材料失效分析

★★★★★微谱检测：中国权威检测机构★★★★★

----------专业进行金属材料失效分析

微谱检测是国内最专业的未知物剖析技术服务机构，拥有最权威的图谱解析数据库，掌握最顶尖的未知物剖析技术，建设了国内一流的分析测试实验室。首创未知物剖析，成分分析，配方分析等检测技术，是未知物剖析技术领域的第一品牌！

上海微谱化工检测技术有限公司，是一家专业从事材料分析检测技术服务的机构，面向社会各业提供各类材料样品剖析、配方分析、化工品检验检测、单晶硅纯度检测及相关油品测试服务。

本公司由高校科研院所教授博士领衔、多个专业领域专家所组成的技术团队具有长期从事材料分析测试的经验，技术水平和能力属国内一流。通过综合性的分离和检测手段对未知物进行定性鉴定与定量分析，为科研及生产中调整配方、新产品研发、改进生产工艺提供科学依据。

微谱检测与同济大学联合建立微谱实验室，完全按照CNAS国家认可委的要求建设，通过CMA国家计量认证，并依据CNAS-CL01：2006、CNAS-CL10和《实验室资质认定评审准则》进行管理，微谱实验室出具的检测数据均能溯源到中国国家计量基准。

微谱检测的分析技术服务遍布化工行业，从原材料鉴定、化工产品配方分析，到产品生产中的工业问题诊断、产品应用环节的失效分析、产品可靠性测试，微谱检测都可以提供最专业的分析技术服务。

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微谱检测是国内最大的未知物剖析服务机构，专业提供金属材料失效分析、检测服务，技术实力在国内首屈一指。

目前，常可进行的金属材料失效分析项目包括：钢材类（碳钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、不锈钢、工具钢、粉末冶金钢材）；其他金属材料（铁、铝合金、铜合金、镍合金、钛合金、锌合金、电镀材料、矿物、矿物渣等等。微谱检测中心配备当下最先进的现代分析测试仪器，可进行包括力、热、电、光、物理、化学、无损探伤等在内的金属材料失效分析。可帮助企业进行金属加工工艺、材质等级判定、金属元素测试分析等方面的指导，改进其产品质量、性能，提高企业在业界的竞争力。

微谱检测---国内首创成分分析，最大的未知物剖析服务机构。

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1、各种未知物：未知固体，未知粉末，未知液体等

2、有机溶剂： 混合溶剂的成分分析，分离，定性定量；纯溶剂的性能检测，电子、纺织、印刷行业用溶剂，油漆稀释剂，天那水，脱漆剂。

3、各种金属材料

4、光亮剂，杀虫剂，制冷剂，空气清新剂，脱模剂，气雾剂

5、各种助剂：乳化剂、润湿分散剂、消泡剂，润滑剂，增塑剂，阻燃剂，抗燃剂，稳定剂；电子行业（助焊剂）、纺织行业、涂料、塑料加工行业所用的助剂；电镀液（锌、铜、铬、镍、贵重金属）助剂分析

6、塑料和橡胶行业助剂：增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、光和热稳定剂、发泡剂、填充剂、抗静电剂等

7、纺织、皮革助剂分析：柔软剂、匀染剂、整理剂等

8、油墨分析：墨水、感光油墨、UV油墨等

9、化妆品：洗发、护发用品、护肤用品、美容用品、口腔卫生制品等 10 水处理剂分析：缓蚀剂、混凝剂和絮凝剂、阻垢剂，沉淀剂等洗涤剂分析：民用和工业用清洗剂高分子材料的性能检测，失效分析工业故障分析诊断，提供解决方案，工艺失效模式分析药物的结构确认化工品中有毒物质的成分及含量检测石油化学品分析：润滑油、切削液，燃料油，表面处理剂等

第五篇：材料失效分析论文

材料的疲劳断裂失效与预防

摘要:本文从材料疲劳断裂的研究发展，破坏特点及断口分析材料疲劳断裂的原因，并介绍材料疲劳断裂的预防。

关键词： 疲劳断裂 断口 预防

前言

作为科技支柱之一的材料技术的发展直接关系到国家经济、科技的发展水平，材料失效问题普遍存在于各类材料中，它直接影响着产品的质量，关系到企业的信誉和生存。材料失效分析的建立是发达国家工业革命的一个重要起点，材料的失效分析和预测预防工作在经济发展中占有十分重要的地位，对于材料失效问题的判断和解决能力，代表了一个国家的科学技术发展水平和管理水平。磨损、腐蚀和断裂是材料失效的3种主要形式。材料的疲劳断裂失效的研究和发展

材料的疲劳与断裂研究试图寻找材料宏观疲劳断裂行为与微观组织形貌的关系。试图探求材料疲劳与断裂的微观机制。

金属(非金属)材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫疲劳；虽然在一般情况下，这个术语特指那些导致开裂或破坏的性能变化。

机械构件由于材料疲劳损伤导致的断裂往往没有明显的征兆，因此经常引起巨大的灾难性事故，造成人民生命财产损失。因此各个先进的工业化国家都非常重视疲劳与断裂的研究。

材料疲劳与断裂的研究经历了几个阶段。目前，人们已经认识到在循环载荷作用下，金属多晶材料的许多晶粒内部会出现滑移带。这些滑移带会在疲劳形变中继续变化，并导致形成裂纹，而试样的突然破坏是由某条起主导作用的裂纹向前扩展造成的。现在，人们可以较好的定量描述裂纹扩展的速率，但是，用材料显微组织的特性可靠的预测其宏观的疲劳断裂性能，还有大量的极具挑战性的工作需要开展，特别是在新材料迅猛发展的时代。

虽然恒定循环应力幅作用下的疲劳破坏是疲劳基本研究的主要内容，但由于工程应用中的服役条件不可避免的含有变幅载荷谱，苛刻环境，低温或高温及多轴应力状态，因此建立能够处理这些复杂服役条件下的可靠寿命预测模型是疲劳研究中最棘手的挑战之一。材料疲劳与断裂的研究是材料科学与工程研究领域中的一个重要分支。

疲劳破坏的特点

尽管疲劳载荷有各种类型，但它们都有一些共同的特点。第一，断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有明显的 预兆，而是突然地破坏。

第二，引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载时的屈服强 度。

第三，疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组成部份。

疲劳断裂断口组成

(1)疲劳源：由于材料质量缺陷、加工缺陷等原因，使得零件局部地区应力集中，这些区域即为疲劳裂纹产生之处，成为疲劳源。零件表面的裂纹源多是表面上有油孔、过渡圆角、台阶、粗大刀痕等应力集中处在交变应力作用下形成的微裂纹；零件近表面材料内部由于冶炼和冷、热加工的缺陷、晶体滑移和晶界缺陷等在交变应力作用下产生的微型纹。

(2)裂纹扩展区：裂纹产生之后，随着应力循环周期增加，裂纹逐渐扩展成贝壳状或光滑状条纹，即为疲劳辉纹。由于载荷的间断和改变，裂纹时而扩展，时而停滞。零件裂开处的两个面时而闭合，时而分开，以致在两个断面上形成“贝纹状”弧线。这种弧线就叫疲劳裂纹前沿线，其大小与工作应力有关，工作应力小，裂纹寿命长，断口大。

(3)最后断裂区域：或称脆断区，由于疲劳裂纹的扩展，使得零件的有效断面越来越小，应力逐步增加，当最终超过材料强度极限时，零件瞬间突然断裂，断口晶粒较粗大，与发暗的裂纹扩展区明显不同。脆性材料呈结晶状断口；塑性材料呈纤维状，断口呈灰色。

疲劳断裂断口分析

疲劳断口上的三个区域的状况与零件工作时的载荷、应力状态、零件材料性能及加工情况等有关。根据断口形貌可以定性分析零件所受载荷、材料性能和寿命等，有助于分析零件疲劳断裂产生的原因：

(1)疲劳源大多分布于零件表面，一般有1-2个。

(2)疲劳裂纹扩展呈贝纹状时，贝纹细密、间距小，表示材料抗疲劳性能好，疲劳强度高。贝纹稀疏、间距大。表示材料疲劳强度低。(3)最后断裂区所占面积很大，甚至超过断面的一半以上，说明零件严重过载；若所占面积较小或小于断面一半时，说明零件无过载或过载很小。

在相同条件下，高应力状态零件的最后断裂区的面积大于低应力状态零件的最后断裂区的面积；承受单向弯曲的零件仅有l个疲劳源，承受双向弯曲的零件有2个疲劳源；承受单向弯曲的零件与承受扭转弯曲的零件的最后断裂区的形状不同，后者的疲劳源与最后断裂区的相对位置发生偏转，并由于零件上缺口应力集中的影响较大，使最后断裂面积很小且与零件断面呈同心状。

疲劳断裂的预防

延缓疲劳断裂的时间，延缓金属零件疲劳断裂的萌生时间的措施及方法主要有喷完强化、细化材料的晶粒尺寸及通过形变热处理使晶界成锯齿状或使晶粒定向排列并与受力方向垂直等。

降低疲劳裂纹的扩展率，对于一定的材料及一定形状的金属零件，当其已经产生疲劳裂纹后为了防止和降低疲劳裂纹的扩展，可采用以下措施：对板材零件上的表面局部裂纹可采取止裂孔法，即在裂纹扩展前沿钻孔已组织裂纹进一步扩展；对于零件内表面裂纹可采取扎孔法进行消除；对于表面局部裂纹可采取刮磨修理法等是行之有效的。除此之外，对于零件局部表面裂纹，也可以采用局部增加有效截面或补金属条等措施以降低应力水平，从而达到组织裂纹继续扩展之目的。

正确的选择材料和制定热处理工艺十分重要，合理选择材料的先决条件是设计者充分了解各种材料的各种热学性能和所适用的工作条件。