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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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。
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6 n+ B, G7 a7 ^6 H) U' X  w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。
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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。


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复合材料失效分析目标

1）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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2）提供产品及工艺改进意见，提升产品良率及产品竞争力；

  C7 [* b& b* s3 h' ^3 {9 l3）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。
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0 V+ s( Z, i6 v/ T2 e* a" t8 [% c复合材料常见失效模式

分层、开裂、腐蚀、起泡、涂/镀层脱落、变色失效等
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; O! Z  Z* r1 ~PCB界面分层失效  

FPC开路失效

PCB界面失效
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4 G, W% O' C2 [5 EFPC开路失效
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复合材料常用失效分析方法
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7 z- A4 h( O! w- u  ]9 ?% z/ A
3 o* B0 g: P- n# ]  P; U8 C( p7 q0 ~
5 L* _/ A  ~' h6 t% e2 s1、无损检测：

) Z) I) X3 W+ E5 eX-Ray透视检查

9 M0 Q: `) d: d三维CT检查

C-SAM检查
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3 G" q9 {9 R9 D( @( e3 Y+ v2、材料成分分析方面：
( O/ f  r+ H5 v4 ~
傅立叶变换显微红外光谱分析（FTIR）
+ z7 t% j5 {2 ]3 [, K2 \
0 o; J: o& ^: S显微共焦拉曼光谱仪（Raman）
" y( V) ]; ~- O# m0 [# p7 w# {* u2 m
% B+ @- C+ ~9 D- ~( Z! d! K扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）

* G5 P7 ^  B: o) ^% W) k9 ZX射线荧光光谱分析（XRF）

气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
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裂解气相色谱-质谱联用（PGC-MS）
+ f( j* H# W7 y( d' K) t1 o/ X
9 m2 H9 o7 q7 p6 T1 N8 U核磁共振分析（NMR）
, S7 L3 a0 h+ T* `8 \
俄歇电子能谱分析（AES）
7 x" v0 t# G0 _$ q. @+ O; M
" E5 t8 `% k8 Y5 f) Y8 C4 P) jX射线光电子能谱分析（XPS）
  O6 q. i! V" y% H
, d' \( g: X. g, \- BX射线衍射仪（XRD）
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飞行时间二次离子质谱分析（TOF-SIMS）

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3、材料热分析方面：
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差示扫描量热法（DSC）

热重分析（TGA）

热机械分析（TMA）

7 t2 }% v: G& |) Z+ I, N动态热机械分析（DMA）     
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& [/ Y1 Q) Q" y# p5 F* ~

6 }( j% g& ~' W" ^4、材料电性能方面：
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击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移等。

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5、破坏性试验方面：

染色及渗透检测


6 Z: ^: P. b/ x# ]% w  r7 K; T! ]' V
" N$ N- S  a) o5 o2 G6、切片分析：

金相切片、聚焦离子束（FIB）制样、离子研磨（CP）制样。  
1 d* ]' p  z; s2 w  m5 b1 c1 i


$ r6 e6 ~) x9 H& Z$ n# `7、材料物理性能测试：拉伸强度、弯曲强度等
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- v3 u# E9 Z. S7 J

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。