Độ tin cậy hệ thống Phân tích vật lý

Phân tích vật lý là phân tích chẩn đoán hay phân tích hỏng hóc, đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật độ tin cậy. Dạng phân tích này trả lời hầu hết các câu hỏi: tại sao, ở đâu, khi nào và ra sao (why, where, when, và how) về tuổi thọ của linh kiện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Độ tin cậy hệ thống Phân tích vật lý PHÂN TÍCH V T LÝ 1. M ñu Phân tích v t lý là phân tích ch n ñoán hay phân tích h ng hóc, ñóng vai trò quan tr ng trong k thu t ñ tin c y. D ng phân tích này tr l i h u h t các câu h i: t i sao, ñâu, khi nào và ra sao (why, where, when, và how) v tu i th c a linh ki n. Phân tích ch ng minh ñi m ch y u trong hi u bi t, xác ñ nh, và ng d ng thích h p tác ñ ng hi u ch nh cho nguyên nhân c t lõi c a h ng hóc. Hi u ñư c nguyên nhân c t lõi c a h ng hóc là ñi u r t quan tr ng trong môi tru ng c nh tranh ñ s n xu t ñư c s n ph m ch t lư ng cao. Chương này th o lu n các phương pháp cơ b n ñ phân tích v nguyên nhân c t lõi và gi i thi u t ng quan v k thu t phân tích dùng trong phương pháp này. 2. Y u t v t lý c a h ng hóc Xác ñ nh ñư c y u t v t lý c a h ng hóc sau m t th nghi m có ñi u khi n hay h ng hóc t i hi n trư ng là c n thi t ñ hi u bi t v s n ph m cùng gi i h n c a chúng. Tìm ñư c nguyên nhân c i ngu n là l i ñi m ñ gi m thi u các h ng hóc tương t và thi t l p ñu c ñ c tính gi i h n c a s n ph m. S th a mãn c a khách hàng thư ng ph thu c vào cách gi i quy t v n ñ và hành ñ ng phòng ng a nh m gi m thi u các khuy t t t s p t i. Khu ch tán, ăn mòn, v t phát tri n dendrit (dendritic growth), nhi m b n, nh hư ng c a y u t co-dãn, và y u t x t nh ñi n (ESD: electrostatic discharge) là các th a s ch y u khi xác ñ nh ngu n g c c a h ng hóc. Các ph n ti p sau s th o lu n các v n ñ này liên quan ñ n tình tr ng tu i th . 2.1 Khu ch tán (diffusion) Khu ch tán ñư c ñ nh nghĩa là y u t d ch chuy n (migration) c a nguyên t hay c a kh i lư ng. Nguyên t trong ch t khí và ch t l ng thư ng có tính cơ ñ ng cao. Thí d , khi m m t l nư c hoa thì hương t a ra phòng r t nhanh, h u như là t c th i. ð ng th i, các nguyên t trong ch t r n cũng cơ ñ ng, và th c s d ch chuy n t vùng này sang vùng khác. Hi n tư ng này thư ng ñư c dùng trong s n xu t thép m và quarters. Trư ng h p quarters thì l p sandwich kim lo i ñư c t o nên t h p kim ñ ng/nicken xung quanh m t lõi ñ ng. ð ng khu ch tán theo các hư ng và t o nên k t n i kim lo i. M t khía c nh x u c a khu ch tán là ch t th i Kirkendall (voiding), khi m t nguyên t trong liên k t kim lo i – kim lo i khu ch tán nhanh ñ n n i các kho ng tr ng (vacancies:(holes in the lattice) tích t và m t sau c a ñư ng khu ch tán và làm kim lo i b y u ñi. Có hai d ng khu ch tán trong kim lo i: interstitial và substitutional, hay l tr ng (vacancy). Khu ch tán qua khe (interstitial diffusion) v cơ b n là khu ch tán t các ph n t nh như hydrogen (H), carbon (C), và nitrogen (N). ðây là d ng khu ch tán nhanh nh t do các nguyên t d ch chuy n nhanh vào các khe trong m t lư i (lattices) do các nơi này thư ng r ng. M t khe (interstitial site) là không gian trong lattice v i các lattice cơ b n. Khu ch tán thay th (substitutional diffusion, hay vacancy diffusion) thư ng ch m hơn do các nguyên t di chuy n t vacancy ñ n vacancy, và quá trình khu ch tán ph i ñ i cho ñ n khi m t vacancy ñư c m trong lattice. Vacancy là ñi m khuy t hay thi u nguyên t trong lattice. S vacancies trong v t li u tăng theo nhi t ñ do giao ñ ng trong nguyên t tăng và càng nhi u khuy t t t ñư c t o nên, nhi t ñ càng tăng thì khu ch tán càng m nh. ði u này ñư c bi u th thành phương trình sau: D = D0 e − Q / RT (1) trong ñó D = là ñ kh ch tán hay h s khu ch tán D0 = h ng s v t li u Q = năng lư ng kích ho t R = h ng s ch t khí, và T = nhi t ñ Kelvin. Khu ch tán cũng ph thu c th i gian, cho b i phương trình: Cs − C x x = erf   (2)   C s − C0  2 Dt  Trong ñó: t = th i gian Cs = di n tích b m t t p trung (concentration) Cx = ñ cô ñ ng (concentration) t i kho ng cách x, và Co= ñ cô ñ ng nguyên th y (original concentration). Hơn n a, khu ch tán còn ph thu c vào gradient, tương t như gradien khi nhi t ñi t nóng sang l nh ñ ñ t cân b ng. N u nhi t ñ torng phòng là 20°C và nhi t ñ bên ngoài là 0°C, thì nhi t t bên trong s t a ra ngoài. Khu ch tán trong ch t r n cũng tương t , và có phương trình sau: dc J = −D (3) dx trong ñó J = dòng ch y D= ñ khu ch tán , và ñ o hàm c a concentration gradient. Hi u ng Kirkendall là s c c a khu ch tán khi kim lo i A và kim lo i B ñư c ñ t g n nhau, và kim lo i A khu ch tán vào B nhanh hơn so v i m c khu ch tán c a B vào A. Sau m t lúc thì giao di n gi a hai kim lo i s di chuy n vào trong kim lo i A. N u khu ch tán c a nguyên t c a A vào kim lo i B nhanh hơn so v i các nguyên t c a A l p ñ y các kho ng tr ng (vacancy) c a mình, hi n tư ng bài ti t (voiding) xu t hi n trong kim lo i A hay trong l p giao di n (Kirkendall voiding): J A > J B ⇒ J VA < J VB (4) JA, JB = dòng ch y c a nguyên t JV = dòng ch y các vacancies 2.2 Bi u ñ pha Gi n ñ pha là m t công c r t quan tr ng c a khoa h c v t li u khi kh o sát h th ng nhi u ph n t . ð th minh h a các pha hi n di n trong thành ph n c u t o khác nhau theo nhi t ñ v i áp su t c ñ nh (thư ng là 1 atmosphere). Các ñ th này cũng cho th y tính hòa tan và xác ñ nh m t cách ñ nh lư ng bao nhiêu pha hi n h u (Lu t Lever). Gi n ñ sau ñây cho th y m t h th ng t o nên dung d ch r n (A hòa tan trong B), và h th ng có ñi m nhi t ñ eutectic. Có hai d ng dung d ch r n: substitutional và interstitial. Thí d v dung d ch r n thay th (substitutional) là nickel (Ni) hòa tan vào ñ ng (Cu). Khi Ni t o h p kim v i Cu, thì nguyên t Ni thay th nguyên t Cu trong c u trúc lattice ...