1 大连理工大学 电气工程学院，辽宁 大连 116024
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
3 天府创新能源研究院，成都 610000
4 国网综合能源服务集团有限公司，北京 100052
全膜脉冲电容器是脉冲功率系统的重要储能单元，其寿命影响着整个系统的可靠性。在脉冲工况下，全膜脉冲电容器的失效多为突发失效，且寿命的分散性较大。为探究全膜脉冲电容器老化失效机理，开展了其寿命试验及电场与温度场的仿真。利用LTD基本放电单元（Brick）实验腔体对电容器进行寿命测试并获得失效电容器，分析了失效电容在不同故障形式下的失效原因，并利用有限元分析软件对电容器局部“电场易畸变”区域进行了电场仿真，说明上述区域存在的畸变电场是发生绝缘介质击穿的主要原因；对电容器进行温度场分析，发现电容器温度与充放电频率成正相关，温度最高点位于电容器几何中心处附近，在充放电频率较低时，电容器温升不明显，说明在较低充放电频率下，电容器绝缘介质老化以电老化为主，而非热老化。
全膜脉冲电容器 寿命试验 老化 电场畸变 失效机理 all-film pulsed capacitor life test aging electric field distortion failure mechanism 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025020
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023002
中山大学 电子与信息工程学院, 广州 510006
目前已有一些在ESD和电磁干扰下存储器行为的表征研究, 但对静态随机存取存储器(SRAM)的连续波抗扰度的频率响应特性的研究很少。文章研究了SRAM在射频电磁干扰下的失效行为与机理。对SRAM芯片进行射频干扰测试发现, SRAM失效行为与其工作模式相关。使用Hspice进行晶体管级仿真。结果表明, SRAM处于数据保持时, 抗扰能力很强, 处于读写模式时, 抗扰能力较弱。进一步研究失效机理发现, 电源端干扰会导致路径延时的漂移和抖动, 造成SRAM读写失效。该研究可为存储器或系统级芯片的可靠性设计提供指导。
静态随机存取存储器 电磁干扰 失效机理 SRAM EMI failure mechanism
为了进一步优化和改进光纤传感器的固定方式, 设计了一种金属焊片式非本征型法布里-珀罗(F-P)光纤传感器, 并对其进行了实验观测。研究分析了在1200 ℃高温环境下不同焊接固定方式的F-P光纤传感器的失效机理。对在1200 ℃高温下失效的实验样件进行了观测与分析, 利用有限元分析方法对实验样件进行仿真和计算, 并结合实际的光谱信号变化来研究其具体的失效过程, 结果表明不同的焊接固定方式会对传感器产生不相同的力学影响, 从而影响传感器的寿命。
高温 大应变 法布里-珀罗光纤传感器 失效机理分析 high temperature large strain Fabry-Perot optical fiber sensor failure mechanism analysis
1 浙江大学信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027
2 中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 518057
半导体激光器具有输出波长范围广、结构简单和易于集成等优势，广泛应用于医疗、传感、光学通讯、**和航空航天等领域。随着应用需求不断增大，输出光功率不断提高，对激光器的可靠性提出了严峻的挑战。在回顾半导体激光器失效机理的基础上，分析光致发光技术、电致发光技术、阴极发光技术、红外热成像和微光显微镜5种有效的失效检测和分析手段，重点对有源区内部问题、腔面问题、焊接问题和操作环境问题的改善措施进行回顾和建议，为从事半导体激光器研究和生产的人员提供半导体激光器失效分析的依据。
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1900003
1 中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621999
2 西南交通大学数学学院,成都 611756
针对加速试验中产品的失效机理是否发生改变的问题，基于加速因子不变原则，研究了工程上应用较为广泛的Weibull寿命分布失效机理一致性的检验方法。将Weibull分布转化为I型极值分布，进而研究极值分布尺度参数的统计检验方法，并采用尺度参数的Ansari-Bradley方法进行检验。结合Arrhenius加速模型，基于最小二乘法估计、回归系数的性质构造t统计量，实现对加速因子与分布参数的统计检验，判别失效机理发生改变的应力。仿真模型验证了所提检验方法的有效性。
失效机理一致性 加速因子 尺度参数 t统计量 failure mechanism consistency acceleration factor scale parameter t statistic
为研究激光选区熔化(SLM)成形AlSi7Mg合金的高周疲劳性能,对合金沉积态试样进行静态拉伸试验和不同应力载荷的疲劳试验,通过金相显微镜和电子显微镜观察试样微观组织和疲劳断口形貌,并探究疲劳失效机理。结果表明,SLM AlSi7Mg试样的拉伸性能明显高于铸造AlSi7Mg,且抗拉强度和屈服强度均小于SLM AlSi10Mg,但二者疲劳极限相当。与传统制备方法相比,试样微观组织分为三个区域:细晶区、粗晶区和热影响区,Si相呈网状结构均匀嵌入α-Al基体中。通过断口分析,发现SLM成形AlSi7Mg试样的疲劳裂纹在气孔和夹杂物等缺陷处萌生,呈半圆形向四周放射状扩展,在剩余截面无法承受疲劳载荷时试样瞬间断裂,瞬断区具有解理面和韧窝的形貌特征。将SLM AlSi7Mg沉积态与SLM AlSi10Mg沉积态进行对比发现,二者拉伸性能和疲劳性能目前在宏观上差异较小, SLM成形试样的微观组织相似且均含大量分散的缺陷。
激光与光电子学进展
2020, 57(23): 231408
南京理工大学材料科学与工程学院, 江苏 南京 210094
为了提高航空发动机热端部件的热障涂层(TBCs)与基体的结合强度、延长涂层使用寿命,利用激光快速成型技术在高温合金基体上制备了网状结构的衬垫,用等离子喷涂法制备了陶瓷涂层,并通过实验比较该陶瓷涂层与传统两层结构涂层的抗热震性能。基于热弹塑性力学理论,建立了二维有限元数值模型,分析了热震中网状衬垫对热障涂层应力分布的影响。结果表明,传统两层结构与具有网状衬垫的热障涂层分别在经历45和111次热震后失效,且由于陶瓷层和粘结层之间生长的热氧化层(TGO),边缘位置的陶瓷层均发生剥落。数值分析结果表明,网状衬垫的加入使得涂层边界区域的应力集中得到改善,涂层剥落被有效抑制,从而使得热障涂层抗热震性能提高。
激光技术 热障涂层 网状结构 激光快速成型 抗热震性 失效机理 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021412
