冷热冲击试验和快速温变试验的区别

在材料科学和产品开发领域，冷热冲击试验与快速温变试验是两种重要的可靠性测试方法。尽管它们都属于温度循环试验的范畴，但在试验目的、测试阶段、测试对象、试验结构、温度变化速率、样品失效模式等方面存在显著差异。

冷热冲击试验，也被称为温度冲击试验或高低温冷热冲击试验，主要模拟产品在研发、生产、运输、安装及使用过程中可能遭遇的极端温度变化。其目的在于验证产品结构件在热胀冷缩下的耐受力，检测样品因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。

快速温变试验则是环境应力筛选（ESS）的一部分，旨在高效提升产品的可靠性。通过向产品施加合理的环境应力和电应力，激发并排除因工艺和元件导致的早期故障，从而提高产品的整体质量。

冷热冲击试验主要应用于产品的研发设计阶段以及试制阶段，测试对象主要是材料结构或复合材料，以及电子产品中的元器件或组件级（如PCBA、IC）。这一试验旨在评估材料或复合材料在高温和低温急剧交替下的性能表现。

快速温变试验则主要应用于量产阶段，通过模拟极端温度环境，促使电子产品在研发、设计或生产过程中可能存在的潜在故障得以提前暴露。其测试对象更广泛，包括电子产品的元器件级、组件级以及设备级。

冷热冲击试验箱通常采用两箱式或三箱式设计。两箱式冷热冲击试验箱通过上下吊索或螺纹轴承移动的方式，使试验物品在高温和低温区之间来回移动，产生冷热冲击的效果。三箱式冷热冲击试验箱则包含高温区、低温区和测试区，通过高温和低温区的温度气流交替冲击测试区的物品。冷热冲击试验的温度变化速率非常快，要求在5分钟内完成从高温到低温或低温到高温的冲击转换，实现瞬间的温度变换。

快速温变试验箱则只包含一个箱体，其特点是在某一特定时刻仅存在高温或低温状态。要实现温度的变化，必须经历升温或降温的过程。快速温变试验的温度变化速率虽然也很快，但相比于冷热冲击试验，其温度切换能力稍逊一筹。不过，快速温变试验箱具备每分钟10℃~30℃的快速升降温能力，并且温变速率可精确控制。

冷热冲击试验中，样品失效主要由于材料在温差变化下的蠕变和疲劳损伤导致，这种失效模式通常被称为脆性失效。常见的故障包括零部件的变形或破裂、绝缘保护层的失效、运动部件的卡紧或松弛，以及电气和电子元器件的性能变化。

快速温变试验中，样品失效则主要归因于材料在短时间内经历的频繁温度变化所引发的疲劳现象。常见故障包括涂层、材料或线头上各种微裂纹的扩大，粘结不好的接头松弛，螺钉连接或铆接不当的接头松弛等。

冷热冲击试验的常见参考标准包括GB/T 2423.22-2012、IEC60068-2-14:2009、GJB150.5A-2009以及GB/T 28046.4-2011。快速温变试验则主要参考GB/T2423.22、IEC60068_2_14和GJB 150.5等标准。

在实际应用中，有些客户可能会考虑冷热冲击试验箱与快速温变箱的共用。然而，由于两者在试验原理、温度变化速率等方面存在差异，因此并不能完全替代。特别是提篮式冷热冲击箱，由于其瞬间温变速率超过25℃/min，因此不建议用快速温变箱代替。