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
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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。

3 ^. D+ K/ y: |9 s/ E! U) {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。

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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, t' L; B7 @  g6 [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；
3 `. L; e$ }3 _9 R( e# j
' B! @* c+ M% c1 X  E9 t9 j% \2 W, U2）提供产品及工艺改进意见，提升产品良率及产品竞争力；

3）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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1 c8 r* @7 d8 T  J复合材料常见失效模式

! \; N; X& q3 I! i分层、开裂、腐蚀、起泡、涂/镀层脱落、变色失效等
, Y, C+ }8 B! P# J! @4 X$ `
8 o* S+ _$ a3 D: ?PCB界面分层失效  

FPC开路失效
0 P' d- m% s! B4 c
PCB界面失效
' z5 d' Z' L9 g  t/ b
- W2 p% W0 ~- A1 A: [$ l8 jFPC开路失效
4 @0 A* q2 X' [) s' J; P


/ s: L* C" M. s3 K! C复合材料常用失效分析方法

# U* A8 G1 K' v  M. W  Y7 V
0 R1 D3 I: n5 h1 }; {/ t3 m
1、无损检测：
5 S  V% D5 m1 ?. c; Q! U
X-Ray透视检查
4 a# d: Y, H! \8 f9 R7 ]& o' U
/ Y' F1 T* v% o1 L: s  ~0 w, `三维CT检查

C-SAM检查


: J+ G0 U& o; R. ~& G
2、材料成分分析方面：

傅立叶变换显微红外光谱分析（FTIR）
- p' o2 a. d* U1 B6 [0 x
显微共焦拉曼光谱仪（Raman）
; ^7 d) ^1 p9 P" ]1 e- y# o9 X
扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）
# S: l6 E$ L7 d: E/ q
% |9 ~2 d/ T1 TX射线荧光光谱分析（XRF）
* u% A* N9 i6 W$ U' E5 \
, z3 f1 X" D& i& U" a7 w  [4 r气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
) ~$ k; D! p0 ~) B: w
$ T: d' b+ a  q. M4 a裂解气相色谱-质谱联用（PGC-MS）

2 @7 k, D+ @& ]; W$ x核磁共振分析（NMR）
* a1 O1 r9 N- T2 C' y/ L# G
7 g2 \! C* k" ? 俄歇电子能谱分析（AES）

X射线光电子能谱分析（XPS）
( D- C0 K5 {* Q( R" n, y, x" N* P
X射线衍射仪（XRD）
$ U0 h2 v& v! C/ d0 h% Q+ Z
飞行时间二次离子质谱分析（TOF-SIMS）
2 G" k! d0 E3 N! z1 ?* c

/ V! h  ^% X2 ~7 C0 ^; H& y
2 {9 Z  J: p' v- q3、材料热分析方面：
9 b" @3 J$ E& Z& V( [
差示扫描量热法（DSC）

热重分析（TGA）

热机械分析（TMA）

: c, s  e" \+ C动态热机械分析（DMA）     

2 _4 B. u4 j8 r

4、材料电性能方面：
) E, H# I$ E* p0 ~* Y# _; w
; C  Y9 G4 E: ?' q; ?* R( m击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移等。


: W+ m  l: o; b3 R1 ]
* p$ T: y& C. ], B" _5、破坏性试验方面：
6 t3 G+ f1 r* g/ a
染色及渗透检测


3 }) s2 ?6 ~) p  _( O" Z( x
3 e/ q, }( S: B6、切片分析：

, o: A0 b& i2 x7 t金相切片、聚焦离子束（FIB）制样、离子研磨（CP）制样。  

. A# _1 s! \  R! m$ a% F! E3 r
$ Q/ |# H9 R: w5 C; x
7、材料物理性能测试：拉伸强度、弯曲强度等

( _9 P7 o( B$ A+ q3 J
5 f3 e: D" K/ n/ b1 l1 |) l: _
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。