《材料失效分析》阐明了失效分析学科的新体系，其中包括失效的新定义，失效模式的新分类，失效模式、失效形式、失效机理、失效缺陷和失效原因“五要素”的物理含义，失效模式与失效机理的相互关系，鱼骨图失效形式分析法以及失效分析程序与步骤等，并以实例展示了失效分析过程及其分析方法。本书系统论述了断裂、腐蚀、磨损、畸变等四类失效模式的基本概念和基础理论，尤其对畸变失效模式中涉及的11 种变形机理及其表达式给予了细致的诠释。此外，精心遴选、编排了12个行业的12 个典型失效案例，示范了具体的分析过程和采用的分析方法。各章节内容既相对独立，又紧密相连，循序渐进地展现了失效分析的基础理论、分析方法和工程应用，从而帮助读者深刻理解和把握失效分析的要点与精髓。 本书可作为高等院校材料、机械、化工、安全等相关专业的教学参考书，也可以作为相关领域科技人员、管理人员的专业参考书。

第1章 材料失效分析概论 1.1　引言 　　/　1 1.2　材料失效分析　　/　2 1.3　失效分析的作用和意义　　/　3 1.4　失效分析学科发展史　　/　4 1.4.1　国际失效分析学科的发展由来 　　/　4 1.4.2　失效分析国际会议 　　/　7 1.4.3　失效分析国际期刊　　/　8 1.5　我国失效分析学科发展历程　　/　9 1.5.1　发展概况　　/　9 1.5.2　现代发展　　/　10 1.6　失效分析学科发展展望　　/　11 1.7　本书的架构　　/　12 习题　　/　13 参考文献　　/　13 第2章 失效分析体系新诠释 2.1　引言 　　/　16 2.2　失效的新定义　　/　17 2.3　失效分析新体系　　/　18 2.3.1　失效模式　　/　19 2.3.2　失效形式　　/　22 2.3.3　失效缺陷　　/　22 2.3.4　失效机理　　/　23 2.3.5　失效原因　　/　23 2.3.6　泰坦尼克号沉没事故案例分析　　/　23 2.4　失效模式与失效机理相互关系的新表述　　/　26 2.4.1　断裂失效模式与失效机理　　/　27 2.4.2　腐蚀失效模式与失效机理　　/　28 2.4.3　磨损失效模式与失效机理　　/　28 2.4.4　畸变失效模式与失效机理　　/　29 2.5　失效分析的特点　　/　29 2.5.1　综合性　　/　29 2.5.2　系统性　　/　31 2.6　失效分析程序和步骤　　/　32 2.6.1　现场调查　　/　33 2.6.2　外观检测　　/　33 2.6.3　材料检验　　/　34 2.6.4　微观分析　　/　34 2.6.5　工艺评定　　/　35 2.6.6　模拟试验　　/　35 2.6.7　综合分析　　/　35 2.6.8　事故结论　　/　36 2.6.9　解决方案　　/　36 2.7　典型案例示范分析　　/　36 2.7.1　事故案例概况　　/　36 2.7.2　现场调查和取样　　/　37 2.7.3　钛管材质分析　　/　38 2.7.4　环境介质分析　　/　41 2.7.5　钛管破口分析　　/　42 习题　　/　51 参考文献　　/　51 第3章 材料断裂失效模式与机理 3.1　引言　　/　57 3.1.1　断裂失效分析的发展历程　　/　58 3.1.2　工程材料和结构的断裂失效模式　　/　60 3.2　脆性断裂　　/　66 3.2.1　Griffith能量平衡理论　　/　67 3.2.2　能量释放率　　/　69 3.2.3　裂纹尖端应力和位移场　　/　71 3.2.4　应力强度因子理论　　/　75 3.2.5　应力强度因子和能量释放率的关系　　/　78 3.2.6　小范围屈服裂纹尖端塑性区　　/　79 3.3　韧性断裂　　/　82 3.3.1　裂纹尖端张开位移（CTOD）　　/　82 3.3.2　J积分　　/　84 3.3.3　裂纹扩展阻力曲线　　/　90 3.4　疲劳断裂　　/　92 3.4.1　等幅交变载荷下的疲劳裂纹扩展　　/　92 3.4.2　变幅交变载荷下的疲劳断裂　　/　96 3.4.3　疲劳裂纹扩展的影响因素　　/　96 3.5　蠕变断裂　　/　98 3.5.1　蠕变裂纹扩展　　/　98 3.5.2　蠕变裂纹扩展的影响因素　　/　102 习题　　/　104 参考文献　　/　105 第4章 材料腐蚀失效模式与机理 4.1　腐蚀的基本概念　　/　108 4.2　腐蚀的基本原理　　/　109 4.2.1　化学腐蚀　　/　109 4.2.2　电化学腐蚀　　/　111 4.3　腐蚀的失效形式　　/　137 4.3.1　均匀腐蚀　　/　137 4.3.2　局部腐蚀　　/　138 习题　　/　170 参考文献　　/　171 第5章 材料磨损失效模式与机理 5.1　磨损的基本概念　　/　174 5.2　摩擦的基本原理　　/　175 5.2.1　摩擦的分类　　/　175 5.2.2　干摩擦　　/　176 5.2.3　边界摩擦　　/　186 5.2.4　流体摩擦　　/　190 5.2.5　混合摩擦　　/　191 5.3　磨损的失效形式　　/　191 5.3.1　黏着磨损　　/　191 5.3.2　磨粒磨损　　/　195 5.3.3　疲劳磨损　　/　200 5.3.4　冲蚀磨损　　/　202 5.3.5　微动磨损　　/　206 5.3.6　腐蚀磨损　　/　209 5.3.7　其他磨损　　/　210 习题　　/　211 参考文献　　/　211 第Б章 材料畸变失效模式与机理 6.1　引言　　/　213 6.2　畸变失效模式　　/　213 6.2.1　材料畸变模式分类　　/　213 6.2.2　结构畸变模式分类　　/　214 6.2.3　其他畸变类型　　/　217 6.3　畸变失效的影响因素　　/　217 6.3.1　温度的影响　　/　217 6.3.2　冲击/高应变速率的影响　　/　218 6.3.3　应力集中的影响　　/　219 6.4　过载的计算方法　　/　220 6.4.1　经典设计法　　/　220 6.4.2　极限分析法　　/　221 6.4.3　安全系数　　/　221 6.5　畸变失效分析步骤　　/　223 6.6　畸变失效的致因机理　　/　224 6.6.1　设计缺陷和偏离规范　　/　224 6.6.2　制造工艺和材料替代问题　　/　225 6.6.3　复杂应力场与多因素协同失效　　/　227 习题　　/　228 参考文献　　/　228 第7章 材料失效的分析技术 7.1　形貌观察与分析　　/　229 7.1.1　外观检查和宏观分析　　/　229 7.1.2　光学显微镜　　/　230 7.1.3　扫描电子显微镜　　/　232 7.1.4　透射电子显微镜　　/　234 7.1.5　超声波显微镜　　/　234 7.2　成分分析 　　/　234 7.2.1　金属材料成分分析　　/　234 7.2.2　高分子材料成分分析　　/　238 7.3　相结构分析 　　/　239 7.3.1　X射线衍射　　/　239 7.3.2　电子背散射衍射　　/　240 7.4　表面分析 　　/　240 7.4.1　X射线光电子能谱　　/　240 7.4.2　二次离子质谱　　/　241 7.4.3　俄歇电子能谱　　/　242 7.4.4　拉曼光谱　　/　242 7.5　腐蚀性能测试　　/　243 7.5.1　现场挂片试验　　/　243 7.5.2　C形环试样　　/　243 7.5.3　U形弯曲试样　　/　244 7.6　热性能分析　　/　245 7.6.1　差示扫描量热法　　/　245 7.6.2　热重分析　　/　246 7.7　力学性能分析　　/　247 7.7.1　拉伸试验　　/　247 7.7.2　冲击试验　　/　248 7.7.3　硬度试验　　/　249 7.7.4　扭转试验　　/　251 7.7.5　弯曲试验　　/　253 7.7.6　剪切试验　　/　253 7.7.7　压缩试验　　/　254 7.7.8　疲劳性能测试　　/　255 7.7.9　残余应力测试　　/　257 7.8　无损检测　　/　258 7.8.1　磁粉检测　　/　258 7.8.2　渗透检测　　/　259 7.8.3　超声波检测　　/　259 7.8.4　射线检测　　/　260 7.8.5　涡流检测　　/　260 7.8.6　压力试验　　/　261 7.9　模拟分析　　/　261 7.9.1　试验验证　　/　261 7.9.2　有限元分析　　/　262 习题　　/　263 参考文献　　/　264 第8章 典型失效案例的示范分析 8.1　核电站主泵试验回路缠绕管式换热器异常泄漏的失效分析　　/　265 8.1.1　失效背景　　/　265 8.1.2　取样与试验表征方法　　/　265 8.1.3　试验结果　　/　266 8.1.4　综合分析与讨论　　/　272 8.1.5　结论与对策　　/　275 8.1.6　案例小结　　/　276 8.2　热电厂电液伺服阀滑阀腐蚀磨损失效分析　　/　276 8.2.1　失效背景　　/　276 8.2.2　取样与试验表征方法　　/　276 8.2.3　试验结果　　/　276 8.2.4　综合分析与讨论　　/　282 8.2.5　结论与对策　　/　284 8.3　海上风电设备变压器超温燃烧的失效分析　　/　285 8.3.1　失效背景　　/　285 8.3.2　取样与试验表征方法　　/　285 8.3.3　试验结果　　/　285 8.3.4　综合分析与讨论　　/　288 8.3.5　结论与对策　　/　289 8.3.6　案例小结　　/　289 8.4　制氢装置中变气不锈钢直管异常泄漏失效分析　　/　290 8.4.1　失效背景　　/　290 8.4.2　服役概况　　/　290 8.4.3　外观检查与取样　　/　291 8.4.4　表征方法　　/　292 8.4.5　材质检验　　/　292 8.4.6　介质分析　　/　294 8.4.7　宏微观形貌分析和微区成分分析　　/　296 8.4.8　失效机理分析　　/　301 8.4.9　结论与对策　　/　304 8.4.10　案例小结　　/　304 8.5　废热锅炉省煤器换热管异常减薄的失效分析　　/　305 8.5.1　失效背景　　/　305 8.5.2　取样与试验表征方法　　/　305 8.5.3　试验结果　　/　305 8.5.4　失效机理分析与讨论　　/　307 8.5.5　结论与对策　　/　308 8.5.6　案例小结　　/　308 8.6　冶金轧辊断裂分析　　/　309 8.6.1　失效背景　　/　309 8.6.2　宏观形貌检查　　/　309 8.6.3　微观形貌表征　　/　311 8.6.4　材质检查　　/　312 8.6.5　金相检查　　/　312 8.6.6　结论与建议　　/　316 8.6.7　案例小结　　/　316 8.7　地铁线附近埋地大口径燃气管道异常泄漏的失效分析　　/　317 8.7.1　失效背景　　/　317 8.7.2　取样与试验表征方法　　/　317 8.7.3　试验结果　　/　317 8.7.4　综合分析与讨论　　/　323 8.7.5　结论与对策　　/　327 8.7.6　案例小结　　/　328 8.8　高速动车组传动齿轮早期开裂失效分析　　/　328 8.8.1　失效背景　　/　328 8.8.2　宏/微观形貌观察　　/　329 8.8.3　理化检测　　/　330 8.8.4　失效机理分析 　　/　334 8.8.5　结论与建议　　/　335 8.8.6　案例小结　　/　335 8.9　车用储氢气瓶油循环疲劳试验泄漏失效分析　　/　335 8.9.1　失效背景　　/　335 8.9.2　取样与试验表征方法　　/　336 8.9.3　试验结果　　/　336 8.9.4　综合分析与讨论　　/　338 8.9.5　结论与对策　　/　339 8.9.6　案例小结　　/　339 8.10　飞机用放沉淀阀异常断裂的失效分析 　　/　339 8.10.1　失效背景　　/　339 8.10.2　放沉淀阀及其断件　　/　340 8.10.3　材料性能鉴定　　/　341 8.10.4　计算机断层扫描分析（CT）　　/　343 8.10.5　断口宏观分析　　/　344 8.10.6　样品灰分形貌观察　　/　348 8.10.7　综合分析　　/　350 8.10.8　结论与建议　　/　351 8.10.9　案例小结　　/　351 8.11　多层印制电路板失效分析　　/　351 8.11.1　失效背景　　/　351 8.11.2　印制电路板组装（PCBA）的取样与表征　　/　352 8.11.3　PCB取样与试验表征　　/　357 8.11.4　综合分析与讨论　　/　363 8.11.5　结论与对策　　/　365 8.11.6　案例小结　　/　365 8.12　新能源汽车SiC功率模块在HV-H3TRB试验中异常失效的原因分析　　/　366 8.12.1　失效背景　　/　366 8.12.2　取样与试验表征方法　　/　366 8.12.3　试验结果　　/　366 8.12.4　综合分析与讨论　　/　369 8.12.5　结论与对策　　/　370 8.12.6　案例小结　　/　370 习题　　/　371 参考文献　　/　371