高分子材料失效分析

1.简介：
众所周知，即使在大载荷低于高分子材料的屈服强度下长期使用，高分子材料报名将会出现微观裂纹，并逐渐扩展到临界尺寸。与此同时，高分子材料的强度逐渐下降，低载荷亦能是使高分子材料断裂，即构件失效。这种微观断裂纹可能是化学老化或高分子材料本身的缺陷造成，而且载荷的长期作用引起高分子材料疲劳，称为物理老化。
由此产生假设：高分子材料结构构件之所以会失效，是由于在一定缓解下载荷的连续作用，构件内部产生了综合效应，他包括化学-物理老化，于是在宏观上出现裂纹，继而扩展开裂，直至失效，并且这一过程是连续的。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。
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。
2.主要失效模式：
断裂/开裂 Cracking

变色 Discoloring

泄漏 Leakage

脱层 Delamination

析出 Foreign material


3.常用失效分析技术手段：
材料成分分析方面 傅立叶变换显微红外光谱分析（FTIR）
显微共焦拉曼光谱仪（Raman）
扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）
X射线荧光光谱分析（XRF）
气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
裂解气相色谱-质谱联用（PGC-MS）
核磁共振分析（NMR）
俄歇电子能谱分析（AES）
X射线光电子能谱分析（XPS）
X射线衍射仪（XRD）
飞行时间二次离子质谱分析（TOF-SIMS）
材料热分析方面： 差示扫描量热法（DSC）
热重分析（TGA）
热机械分析（TMA）
动态热机械分析（DMA）
材料裂解分析方面 凝胶渗透色谱分析（GPC）
熔融指数测试（MFR）
材料断口分析方面 体式显微镜（OM）
扫描电镜分析（SEM）
材料物理性能测试 拉伸强度、弯曲强度等

4.服务对象：
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。
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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5.产生效益：
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；
提供产品及工艺改进意见，提升产品良率及产品竞争力；
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。