<output id="gogkr"></output>
<code id="gogkr"></code><blockquote id="gogkr"><b id="gogkr"></b></blockquote>
<output id="gogkr"></output>
<big id="gogkr"><strong id="gogkr"></strong></big>
  • <code id="gogkr"><strong id="gogkr"><acronym id="gogkr"></acronym></strong></code>

    <td id="gogkr"><menuitem id="gogkr"></menuitem></td>
    <code id="gogkr"></code>
      <meter id="gogkr"></meter>

        中国教育装备采购网 【立即登录】 【免费注册】
        资讯
        专题
        人物访谈
        政府采购
        产品库
        求购库
        企业库
        院校库
        案例·技术
        会展信息
        行业日历
        体采通

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

        中国教育装备采购网 2017/12/20 10:21:05 围观1063次 我要分享

          金相学——导论

          如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          Dionis Diez

          徕卡显微系统

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          金相学是研究各类金属合金微观结构的一门学科,其可更准确地定义为观察和确定金属合金中化学和原子结构、构成部分的空间分布、夹杂物或相位的科学学科。广义来说,这些相同的原则可应用于任何材料的表征。

          在显示金属的微观结构特征时,可使用不同的技术手段。在明视场模式下使用入射光显微技术进行大多数调查研究,而?#26434;?#20854;他不太常见的反差技术,例如,暗场或微分干涉差 (DIC),以及色彩(色调)蚀刻等技术,正在金相学应用领域扩大光学显微镜的使用?#27573;А?/p>

          金属材料许多重要的宏观性质对微观结构高度敏感。重要的机械性能,如抗拉强度或伸长率,以及其他热学或电气性质,与微观结构直接相关。对微观结构和宏观性?#25163;?#38388;的关系理解,在材料的开发和制造方面起着关键作用,是金相学的最终目标。

          正如迄今所知,金相学很大程度上要归功于 19 世纪科学家亨利·克利夫顿·索尔所做的贡献,他对谢菲尔德(英国)采用现代化技术制造的钢铁进行了开创性研究,突出了微观结构和宏观性?#25163;?#38388;的密切联系。他在临终前表示:“早期时,若发生铁路事故,?#19968;?#24314;议公司带走铁轨并使用显微?#23548;?#26597;,正因这项建议,我曾被认为是处理此类问题的最佳人选。然而,目前这种措施已经变得非常普遍了…”

          久?#24230;?#37325;要

          随着显微技术的新发展,以及近来借助于计算机,在过去百年中,金相学已成为科学和工业进步的宝贵工具。

          金相学中,利用光学显微镜最早确立的微观结构和宏观性?#25163;?#38388;的相关性包括:

          晶粒尺寸减少,屈服强度和硬度总体提高

          各向异性的机械性能与伸长的晶粒及/或优选的晶粒取向

          夹杂物含量增加,延展性总体下降

          夹杂物含量和分布对疲劳裂纹扩展速率(金属)及断裂韧性参数(制陶业)的直接影响

          故障起始位点与材料不均匀性或微观结构特征的关联,如第二相粒子

          通过检查和确定材料微观结构的数量,可以更好地了解其性能。因此,在组件使用寿命内,金相学几乎可用于所有阶段:从最初的材料开发到检查、生产、制造过程控制,以及故障分析(如需)。金相学原理有助于确保产品的可靠性。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          图 1:珠光体灰口铸铁

          既定且直观的方法

          材料微观结构的分析,有助于确定材料是否已正确处理,因而,在很多行业中,这通常是一个重要问题。适当的金相检验基本步骤包括:取样、样本制备(切片和切割、安装、平面研磨、粗加工及抛光、蚀刻)、显微观察、数码成像和记录,以及通过体视学和图像分析方法提取定量的数据。中显恒业(香港)有限公司/北京中显恒业仪器仪表有限公司是光学显微镜的专业提供商。本公司注册资金501万元,在北京、香港、郑州等地均设有营销服务中?#27169;?#20855;有医疗器械经营企业?#25163;剩?#20381;法可经营Ⅱ类、Ⅲ类医疗器械产品,2013年公司又取得进出口权和国家3A级企业信用?#25163;省?突?#28085;盖农林、医疗、?#25945;臁?#33322;空、船舶、军工、机械、冶金、电力、石化、地质等行业,在高等院校、科研院所、生命科学、工业材料、医疗卫生、农业系统、畜?#26009;?#32479;、军工系统等领域具有相当的知名度与影响力。中显恒业是国?#25163;?#21517;光学厂?#19994;?#22269;Leica光学显微镜的一级代理商。

          金相分析的第一步:取样,这是任何后续研究成功的关键:待分析样本必须为被评估的代表性材料。第二步也同样重要,即正确制备金相样本,没有独特的方式可以达到期望的结果。

          金相历来被描述为既是一门科学也是一门艺术,有此说法的原因是,用于显示材料真实结构的经验和直觉同样重要,且不得引起重大的改变和损坏,以显示并呈现可测量的特点。

          蚀刻是最可能产生变化的步骤,所以仔细选择最佳的蚀刻成分,并控制蚀刻温度和蚀刻时间,是获取确定及可复验结果的必要条件。需要多次的尝试和错误的实验方法,以便为该步骤?#39029;?#26368;佳的参数。

          不只是金属

          金属及其合金在多种技术发展中仍发挥着突出作用,因为相比任何其他材料组,其提供的性质?#27573;?#26356;广。标准化金属材料的数量扩展至成千上万,并且不?#26174;?#21152;,以满足新的要求。

          然而,随着技术规范的演变,陶瓷、聚合物或天然材料已涵盖于更广泛的应用?#27573;В?#19988;金相学已经扩大至纳入从电子产品到复合材料的新材料。术语“金相学”现已被更普遍的“材相学”所取代,用于处理陶瓷制品的“陶瓷相学”或聚合物的“塑性学”。

          与金属相反,高性能或设计制造的陶瓷制品具有较高的硬度值,即使其为易碎性质。其他优秀的性能还包括,卓越的高温性能以及在恶劣环境下良好的耐磨损力、抗氧化或抗腐蚀性。但是,这些材料的所有优势都会受到化学成分、杂质以及微观结构的影响。

          与金相制备相?#30130;?#21046;备陶瓷样品用于微观结构研究需要多个步骤,但各步骤均要求精心挑选参数,并必须将其进行优化,确保其不仅适用于各类型陶瓷制品,同时?#24425;?#29992;于特殊等级。这些材料固有的易碎性质使其在制备的各个步骤中,从切割刀最终的抛光,可?#26434;?#37329;刚石取代传统的磨料。由于陶瓷制品的耐化学性,蚀刻是一项具有挑战性的步骤。

          超越明场

          几十年来,光学显微镜一直用于深入观察材料的微观结构。

          明场(BF)照明是金相分析中最常用的照明技术。在入射明场中,光路来?#26434;?#20809;源,穿过物镜透镜,反射在样本表面上,并通过物镜返回,且最终照射至目镜或照相机,实现观察的目的。由于大量入射光反射到物镜透镜上,导致平面上产生一个明亮的背景,而当入射光分散并以各种角?#30830;?#23556;或甚至部分被吸收时,非平面上会显得较暗,如裂纹、细孔、腐蚀的晶界或以明显反射率为特征,再如表面上的沉淀物?#26263;?#20108;相夹杂物等。

          暗场(DF)是一项鲜为人知,但却?#34892;?#30340;照明技术。暗视照明的光路通过物镜的外空心环,以高入射角照射在样本上,反射在表面上,再穿过物镜透?#30340;?#37096;,并最终照射到目镜或?#38556;?#26426;。这?#32456;?#26126;类型导致平面呈现黑暗的状况,因为绝大部分以高入射角反射的光并未通过物镜透?#30340;?#37096;。对偶尔呈现非平面特征的样品,例如,裂纹、细孔以?#26696;?#34432;的晶界等,暗视图像显示了?#30830;?#24179;面特征更亮的黑暗背景,并发射更多的光至物镜上。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          明场:只有直射光照射在样品表面,而光线在此处被吸收或反射。图像的质量参数为亮度、分辨率、反差和景深。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          暗场?#33322;?#25240;射、衍射或反射的光照射在样品表面上。暗场适用于具有结构表面的所有样品,并?#19968;?#21487;以在分辨率极限以下观察结构。表面结构可在黑暗背景下显得明亮。

          微分干涉差(DIC),亦称作Nomarski反差,有助于观察样本表面的微小高度差,从而增强反差特征。DIC 采用 Wollaston 棱镜,配合起偏镜和检偏镜,其传动轴互相垂直(相交成 90°)。由棱镜分割的?#25945;?#20809;波,经样本表面反射之后进行干涉,呈现可见的高度差,以及颜色和纹理发生变化的现象。

          在大多数情况下,入射光显微?#30340;?#22815;提供最多的所需信息,但在有些情况下,?#26434;?#29305;定的聚合物和复合材料,透射光显微镜(用于透明材料)及染色剂或染料的使用,可以实现对微观结构的深入观察,而当使用标准的三幢样?#20998;?#22791;及正常的入射照明时,则无法观察该样品的微观结构。

          由于很多热固性材料对常见的金相蚀刻剂产生惰性,因此,样品的微观结构通常可利用传输的偏振光进行观察,以增强离散特征的折射率差异。

          偏振:由光波及任何数量的振动方向构成的自然光。偏振滤光片仅?#24066;?#19982;传输方向平行的振动光波进入。两块起偏镜相交成 90°,产生最大消光(变黑)。如果起偏镜之间的样品改变光的振动方向,则会出现具有双折射特性的颜色。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          微分干涉差 (DIC):DIC 方法可以观察高度和相位差。Wollaston 棱镜将偏振光分化成普通和特别的光波。这些振动光波?#25163;?#35282;相交,以不同的速?#34432;?#25773;并相互分开,这样能够获得样品表面的三维图像,虽然无法从图像中获取真正的形貌信息。

          生活是多姿多彩的

          微观结构的自然色彩使用通常在金相应用领域中是非常有限的,但当利用某些光学方法时,色彩却能够反应出有用的信息,如偏振光或微分干涉差,或样?#20998;?#22791;方法,如色彩蚀刻。

          偏光显微镜?#26434;?#26816;查?#36873;?#38093;、铀和锆?#30830;?#31435;方晶体结构金属非常有用。遗憾的是,主要的商用合金(铁、铜和铝)对偏振光并不敏?#26657;?#25152;以色彩或色调蚀刻提供了额外的方法,以便显示并辨别微观结构的特征。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          图 2:枝晶组织有色颗粒

          色彩(色调)蚀刻剂一般使用化学(浸泡在溶液中)或电化学的方式(浸泡在带电极的溶液中并施加电)进行,并在样本表面产生薄膜,这通常取决于物体的特征。薄膜与入射光相互作用并通过干涉产生色彩,其可通过正常的明场照明进行观察,但利用偏振光和相位延迟(λ片或波片)可以极大地增?#21487;?#36848;色彩。此外,热着色或气相沉积是创造干涉膜的另一种方法。

          在钢合金中,被称为“第二相”的构成部分可以通过蚀刻进行选择性着色,从而为辨别和量化上述构成部分提供了方法。采用色彩蚀刻的方法,辨别钢中的铁素体和碳化物,这是一种常见的方法。

          干涉膜的增长可以在样品表面产生晶体方向特征,如颗粒。?#26434;?#20351;用标准试剂(以干扰晶界)进行蚀刻的合金产生了不完整的网络(晶界),并且因此可防止数字图像重建,由于不同的颗粒方向,微观结构的颜色编码可以确保对待执行的颗粒大小进行分析。

          定量优于定性

          定量金相的根源在于光学显微镜的应用,以实现研究金属合金微观结构的目的。材料科学家们必须解决的第一个基本问题是:

          合金中某些特征的尺寸是多少以及存在多少类型的特征?

          合金中存在多少特殊构成部分?

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          图 3:球状石墨铸铁(HC PL Fluotar 10x 物镜,明场)。

          多年来,图表评级和视觉比较的使用是能够以半定量?#29575;?#30340;方式来解释此类问题的唯一途径。如今,现代电动及电脑显微镜和图像分析系统,为国际或行业标准涵盖的大多数?#36828;?#21270;评价和评估方法,提供了快速而准确的方法。

          通常在一系列二维图像上进行测量,并且,可以将测量分成两大组:一组用于量化离散微粒的尺寸、形状及分布(特征测量),另外一组则与基体组织相关(场测量)。

          第一组的部分示例包括,钢夹杂物含量、铸铁中的石墨分类,以及热喷涂层或烧结零件中的孔隙度评估。

          视场测量的常见应用领域包括,通过截取或平面测量的方法测定平均晶粒尺寸,以及通过相位分析评估微观结构构成部分的体积分数。利用图像分析软件,可以对单场中的多个相位进行检测,并予以量化,最终以?#22841;?#30340;方式呈现分析结果。

          既微观又宏观

          在常规质量控制以及故障分析或研究中,通常采用宏观检查技术。一般情况下,这些技术的准备工作是利用显微镜进行观察,但有时,?#19981;?#21333;独将其视为验收或拒绝的标准。

          

        如何展现金属与合金材料的微观结构特征

          图 4:钢的表面硬化。

          宏观浸蚀检验或许是能够提供最丰富信息的工具,这项工具广泛应用于材料加工或成型诸多阶段的质量检验工作当中。随着体视显微镜以及多?#32456;?#26126;技术的应用,宏观浸蚀可以显示材料微观结构分布不均匀,从而提供针对组件均匀度的整体视图。举几个例子:

          因固化或作业(生长模式、流线以及显带等)产生的宏观结构模式

          焊?#24178;?#24230;和热影响区

          因固化或作业产生的物理中断(孔隙和裂缝)

          化学和电化学表面改性(脱碳、氧化、腐蚀和污染)

          因淬火的不合规行为导致钢合金发生表面淬硬(表面硬化)

          因不当研磨或加工导致的损害

          因过热或疲劳导致的热效应

        点击进入北京中显恒业仪器仪表有限公司展台查看更多 来源:中国教育装备采购网 作者:北京中显恒业 责任编辑:张肖 我要投稿
        2019“智慧体育?#27604;?#22269;高校体育部主任专题研讨会
        采购网二维码

        扫一扫,欢迎关注

        教育装备采购网官方微信

        掌握教育装备行业最新、最权威资讯

        版权与免责声明:

        ① 凡本网注明"来源:中国教育装备采购网"的所有作品,版权均属于中国教育装备采购网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权?#27573;?#20869;使用,并注明"来源:中国教育装备采购网"。违者本网将追究相关法律责任。

        ② 本网凡注明"来源:XXX(非本网)"的作品,均转载自其它?#25945;澹?#36716;载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不?#26800;?#27492;类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他?#25945;濉?#32593;站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权?#30830;?#24459;责任。

        ③ 如涉及作品内容、版权?#20219;?#39064;,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

        广州市奥威亚电子科技有限公司
        产品线 企?#23548;?#31216; 成立时间
        极速赛车安卓
        <output id="gogkr"></output>
        <code id="gogkr"></code><blockquote id="gogkr"><b id="gogkr"></b></blockquote>
        <output id="gogkr"></output>
        <big id="gogkr"><strong id="gogkr"></strong></big>
      1. <code id="gogkr"><strong id="gogkr"><acronym id="gogkr"></acronym></strong></code>

        <td id="gogkr"><menuitem id="gogkr"></menuitem></td>
        <code id="gogkr"></code>
          <meter id="gogkr"></meter>

            <output id="gogkr"></output>
            <code id="gogkr"></code><blockquote id="gogkr"><b id="gogkr"></b></blockquote>
            <output id="gogkr"></output>
            <big id="gogkr"><strong id="gogkr"></strong></big>
          1. <code id="gogkr"><strong id="gogkr"><acronym id="gogkr"></acronym></strong></code>

            <td id="gogkr"><menuitem id="gogkr"></menuitem></td>
            <code id="gogkr"></code>
              <meter id="gogkr"></meter>

                mg幸运双星赔付 末平分野10手客服 野狼官网 西班牙人赛程积分 快乐南瓜游戏 三张牌游戏规则 重庆时时彩后三万能码 使命召唤ol吃鸡模式视频解说 1314赛季阿森纳热刺 上海上海快三开奖结果