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低温或高温环境下的测试及使用寿命的测试检测

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发布时间：2025-08-01 18:20:08 更新时间：2025-07-31 18:20:09

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

低温、高温环境及使用寿命测试检测概述

在产品的研发、生产和质量控制过程中，模拟极端环境条件（如低温、高温）以及对产品使用寿命进行评估的测试检测至关重要。这类测试旨在验证产品在各种严苛工况下的性能稳定性、可靠性及耐久性，确保其能够在预期的使用寿命内安全、有效地运行。无论是电子产品、汽车零部件、航空航天设备、材料还是消费品，都需要通过科学严谨的环境适应性测试和寿命评估来满足行业规范、国家标准乃至国际标准的要求，规避潜在风险，提升产品品质和市场竞争力。

核心检测项目

围绕低温、高温环境及使用寿命测试，核心检测项目主要包括：

低温工作/贮存试验：评估产品在规定的低温条件下能否正常启动、运行及贮存后性能是否衰减。
高温工作/贮存试验：评估产品在规定的极限高温条件下能否持续稳定工作，以及高温贮存后材料、元器件是否出现老化、变形或失效。
温度循环/冲击试验：通过快速或缓慢地在高低温之间转换，检验产品承受温度急剧变化的能力，评估由此产生的热应力对产品结构、焊接点、密封性等的影响。
高温高湿试验：结合高温和湿度因素，评估产品在湿热环境下的性能稳定性和抗腐蚀、防潮能力（如HALT/HASS测试的一部分）。
使用寿命/耐久性测试：通过在加速或实际工况下长时间运行产品，预测或验证其在预期使用寿命内的可靠性、故障率（MTBF/MTTF）以及主要性能指标的衰减情况。
材料热老化试验：评估非金属材料（塑料、橡胶、涂层等）在长期高温暴露下的物理、化学性能变化（如拉伸强度、硬度、颜色、绝缘性能等）。

关键检测仪器

进行上述测试需要依赖一系列精密的专用设备：

高低温（交变）湿热试验箱：核心设备，用于模拟从极低温（如-70°C）到高温（如+150°C或更高）及控制湿度的环境，进行恒定、渐变或循环测试。
快速温度变化（温度冲击）试验箱：提供极快的温变速率（如>15°C/min），用于温度冲击测试。
步入式环境试验室：适用于大型产品或整机（如汽车、大型设备）的温湿度环境测试。
高温老化试验箱/烘箱：专门用于恒定高温下的材料老化、寿命加速试验。
寿命测试台架/系统：根据产品特性和测试需求定制，在施加电、机械、热负载的同时，长时间运行产品以监测其性能和失效情况。
数据采集系统：实时监测并记录测试过程中的温度、湿度、电压、电流、工作状态、性能参数等关键数据。
材料性能测试设备：如万能材料试验机（测试老化后材料的力学性能）、硬度计、色差仪、绝缘电阻测试仪等。

主要检测方法

测试方法的选择需严格依据相关标准和产品特性：

标准测试法：严格遵循已发布的国际、国家或行业标准（如IEC, MIL, GB, ISO, JIS等）规定的测试条件（温度范围、持续时间、温变速率、湿度水平）和程序进行。
加速寿命测试：通过施加高于正常工作条件的应力（如升高温度、增加电压、加大负载循环频率等），利用阿伦尼乌斯模型、逆幂律模型等加速模型，在较短时间内等效模拟长时间的寿命消耗，快速暴露潜在缺陷并预测寿命。
高加速寿命试验/高加速应力筛选：采用步进应力方式，快速发现产品的设计缺陷和制造薄弱环节（HALT），或在生产阶段快速剔除早期失效产品（HASS）。
实际工况模拟法：在试验室环境中尽可能真实地模拟产品在实际使用中可能遇到的复杂环境条件和负载循环。
失效模式与影响分析：结合测试结果，分析失效原因、失效模式和影响程度。

遵循的检测标准

低温、高温及寿命测试必须依据权威的标准规范进行，常见的包括：

基础环境试验标准系列：
- IEC 60068-2-1: 低温试验
- IEC 60068-2-2: 高温试验
- IEC 60068-2-14: 温度变化试验
- IEC 60068-2-30: 湿热试验（恒定/交变）
- GB/T 2423 系列（等效于IEC 60068系列）
可靠性/寿命评估标准：
- MIL-HDBK-217F (电子设备可靠性预计)
- Telcordia SR-332 (电子设备可靠性预计)
- IEC 62380 (可靠性数据手册)
- ISO 16750 (道路车辆电气电子设备环境条件及试验)
- JESD22-A104 (温度循环)
- JESD22-A108 (高温贮存寿命)
材料热老化标准：
- IEC 60216 (电绝缘材料耐热性)
- GB/T 7141 (塑料热老化试验方法)
- UL 746B (聚合材料 - 长期性能评估)
行业特定标准：如汽车行业的 ISO/TS 16949 对供应商的特殊过程（如环境试验）的要求，航空航天的 RTCA DO-160。