1.1　材料失效分析的作用

據(jù)有關(guān)部門估算，各國每年因失效造成的經(jīng)濟(jì)損失約占該國GDP的2%～4%。我國2014年、2015年、2016年的GDP分別是64萬億元、68萬億元、74萬億元，若以4%計(jì)，損失值分別高達(dá)2.6萬億元（2014年）、2.7萬億元（2015年）、3.0萬億元（2016年）。因而，材料失效分析產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也是巨大的。

材料失效分析最早來源于機(jī)械零件的損壞或失效，是一門交叉、邊緣、綜合的新興學(xué)科，與很多種學(xué)科和技術(shù)交叉，如圖1.1所示。學(xué)科之間的交叉使材料失效分析學(xué)科變得較為復(fù)雜，也可以說是許多學(xué)科的結(jié)合體。材料失效分析學(xué)科與其他學(xué)科交叉又產(chǎn)生了許多新的學(xué)科，例如：機(jī)械失效學(xué)、失效物理學(xué)、失效環(huán)境學(xué)、失效力學(xué)、損傷力學(xué)、可靠性數(shù)學(xué)等。

所謂材料失效就是某些機(jī)械構(gòu)件在復(fù)雜的服役環(huán)境下，由于構(gòu)件的組織、結(jié)構(gòu)的變化而引起其尺寸、形狀、性能發(fā)生變化，進(jìn)而失去材料本身應(yīng)有的功能，也可以稱之為事故或者故障。通常情況下，我們判斷材料是否發(fā)生失效，主要根據(jù)以下三個(gè)條件：

① 機(jī)械零件本身（尺寸、形狀、性能）完全遭到破壞，不能正常工作。

② 機(jī)械零件本身（尺寸、形狀、性能）部分遭到破壞，能夠繼續(xù)工作，但是不能完全滿足所有的工作任務(wù)。

③ 機(jī)械零件本身（尺寸、形狀、性能）嚴(yán)重遭到破壞，能夠繼續(xù)工作，但是工作危險(xiǎn)性較大，一般不建議繼續(xù)工作，需對(duì)其進(jìn)行簡單修復(fù)。

以上三種情況發(fā)生任何一種都可診斷為材料發(fā)生了失效。

所謂的失效分析就是利用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)失效零件的組織、結(jié)構(gòu)、表面宏觀痕跡、化學(xué)成分等方面進(jìn)行診斷的過程，主要包括觀察過程、診斷過程、分析過程、預(yù)測或預(yù)防過程。失效分析、提高技術(shù)、再失效分析、再提高技術(shù)，如此循環(huán)下去，失效分析對(duì)提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和確保機(jī)械構(gòu)件安全運(yùn)行將發(fā)揮越來越大的作用，對(duì)高科技的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。失效分析的作用可以從國家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活、工程技術(shù)和科技進(jìn)步等四個(gè)方面來著重認(rèn)識(shí)。從國家經(jīng)濟(jì)來看，失效分析是不斷防止事故重新發(fā)生，不斷減少經(jīng)濟(jì)損失的重要手段，是調(diào)節(jié)國際、國內(nèi)各種經(jīng)濟(jì)糾紛的重要技術(shù)依據(jù)。從社會(huì)生活來看，科技是第一生產(chǎn)力，安全是保證科技生產(chǎn)的重要武器，失效分析能夠有效地促進(jìn)安全生產(chǎn)，保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)生活的良好改善。從工程技術(shù)來看，失效分析是機(jī)械零件維修的重要依據(jù)，也是保證機(jī)械零件可靠性的重要技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)，也是提高工程技術(shù)手段的重要科學(xué)基礎(chǔ)。從科技進(jìn)步來看，失效分析能夠客觀地認(rèn)識(shí)社會(huì)事物的本質(zhì)，是發(fā)展學(xué)科新技術(shù)、新理論、新方法、新工藝的重要窗口。