材料失效分析
定价：￥69.00
作者： 杨振国，龚嶷，童崎，潘安霞等
出版时间：2026-08
出版社：化学工业出版社
- 化学工业出版社
- 9787122504159
- 1版
- 16开
- 2026-08
- 595
- 本科
目录
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
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
