臺(tái)式掃描電鏡在材料化學(xué)中的應(yīng)用
日期：2022-06-07
臺(tái)式掃描電鏡是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，濃縮了電子光學(xué)技術(shù)、真空技術(shù)、精細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。成像是采用二次電子或背散射電子等工作方式，隨著掃描電鏡的發(fā)展和應(yīng)用的拓展，相繼發(fā)展了宏觀斷口學(xué)和顯微斷口學(xué)。
臺(tái)式掃描電鏡是在加速高壓作用下將電子槍發(fā)射的電子經(jīng)過(guò)多級(jí)電磁透鏡匯集成細(xì)小直徑一般為1～5nm的電子束相應(yīng)束流為10-11～10-12A。在末級(jí)透鏡上方掃描線圈的作用下，使電子束在試樣表面做光柵掃描行掃+幀掃。入射電子與試樣相互作用會(huì)產(chǎn)生二次電子、背散射電子、X射線等各種信息。這些信息的二維強(qiáng)度分布隨試樣表面的特征而變。這些特征有表面形貌、成分、晶體取向、電磁特性等等。將各種探測(cè)器收集到的信息按順序成比率地轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，再傳送到同步掃描的顯像管并調(diào)整其亮度，就可以得到一個(gè)反應(yīng)試樣表面狀況的掃描圖像。如果將探測(cè)器接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理即轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，就可以由計(jì)算機(jī)做進(jìn)一步的處理和存儲(chǔ)。
臺(tái)式掃描電鏡結(jié)合上述各種配件，其應(yīng)用范圍很廣，包括斷裂失效分析、產(chǎn)品缺陷原因分析、鍍層結(jié)構(gòu)和厚度分析、涂料層次與厚度分析、材料表面磨損和腐蝕分析、耐火材料的結(jié)構(gòu)與蝕損分析等等，結(jié)合鋼鐵材料的研究大概列舉如下。
1、機(jī)械零部件失效分析，可根據(jù)斷口學(xué)原理判斷斷裂性質(zhì)如塑性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆斷裂等，追溯斷裂原因，調(diào)查斷裂是跟原材料質(zhì)量有關(guān)還是跟后續(xù)加工或使用情況有關(guān)等等。
2、鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和缺陷分析，如連鑄坯裂紋、氣泡、中心縮孔；板坯過(guò)燒導(dǎo)致的晶界氧化；軋制過(guò)程造成的機(jī)械劃傷、折疊、氧化鐵皮壓入；過(guò)酸洗導(dǎo)致的蝕坑；涂層剝落及其它缺陷等等。由于掃描電鏡的分辨率和景深比電子探針的高，因而，可從新鮮斷口上獲得更為更多的信息，如晶界碳化物、中心疏松等。
3，利用高溫樣品臺(tái)，可以觀察材料在加熱過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程，研究不同材料在熱狀態(tài)下轉(zhuǎn)變的差異。在材料工藝性能研究方面，可以直接觀察組織形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，彌補(bǔ)了以前只能通過(guò)間接觀察方法的不足。例如，耐火材料和鐵氧體的燒結(jié)溫度都在1000℃以上，實(shí)驗(yàn)中可以觀察材料的原位變化，待冷卻下來(lái)后，結(jié)合能譜儀和EBSD，進(jìn)而可以分析變化后的物相。
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作者：澤攸科技