鋼材表(biǎo)麵分析技術作用凸(tū)顯
分析技術最早作為單純的(de)材料評價技術,如今發展成為材(cái)料開發的支撐技術。分(fèn)析結果為(wéi)高(gāo)功能表麵、界麵材料的(de)開(kāi)發提供了重要信息。一流鋼廠為應對用戶(hù)對鋼鐵材料諸如耐蝕性等多方麵要求,對鋼鐵材料表麵處理技術和皮(pí)膜形成技(jì)術進行(háng)了大力開(kāi)發。鋼鐵材料表麵、皮膜和晶界(jiè)的微觀情況,采用了先進的電子顯微鏡技術和表麵分析技術。不斷提高的分析技術為鋼材向更高層次發(fā)展提供強有力支撐。
在鍍(dù)鋅鋼板結構研究方麵,已經采用了掃描電(diàn)子顯微鏡(SEM)和輝光放(fàng)電分光法(GDOES)等表(biǎo)麵分析技術,在鍍層深度方向(xiàng)上進行(háng)元素分析。這些(xiē)技術現在仍然是鍍鋅(xīn)鋼板結構研究方麵的重要手(shǒu)段(duàn)。剛開始利(lì)用透射電子顯微鏡(TEM)分(fèn)析,後來(lái)采用了TEM薄膜試樣製(zhì)作的聚焦離子束法(fǎ)(FIB)。FIB最早用於半導體(tǐ)的故障分析,後來(lái)被用於(yú)金(jīn)屬和鋼鐵材料表層斷麵分析。最初用FIB法製作TEM薄膜時,是按照製作半(bàn)導體薄片的方(fāng)法進行的。使用精密的切刀對試料進行切割(gē),然後用研磨方法使切割(gē)出的試料薄片化,最後利用FIB法進行精加工(gōng)製作成TEM薄膜(mó)。
對鋼板的耐蝕性等表麵特(tè)性的評價,一般在常規大氣壓下進行。但(dàn)材料表麵有時被不同於空氣的氣體或水(shuǐ)分所覆蓋。並且材料表麵也在時刻變(biàn)化(huà)。此外,電子(zǐ)顯微鏡分析(xī)法和其他表麵分析方法,多是在真空中對試樣進行觀察、分(fèn)析,並(bìng)且測定時的溫度是室(shì)溫。這就是說對材料表麵(miàn)進行分析、測定的環境與(yǔ)材料的製造環境和使用環(huán)境有很大差異。一般情況下,對最初材料和最終材料進行分析比較,或(huò)對不同(tóng)時間采樣的試(shì)樣材料進行分析比較,來推定實(shí)際材料的表麵狀(zhuàng)態和發生的(de)變化。如果能(néng)夠在實際環境下,對材料表麵的變化進行不間斷的(de)動態分(fèn)析,就(jiù)可以直接解明材料特性表現的本質,找出(chū)控製材(cái)料特性的方向(xiàng)。這正是人們所期待(dài)的分(fèn)析方法。為此,研究人員努力研發使分析環境與實際
在實際環境中進行分析時,多利用可在大(dà)氣下使用的光和X射線。但這些技術(shù)一般不適用於對微細結構的觀察。利用電子顯微鏡的實(shí)際環(huán)境下的分(fèn)析技術有(yǒu),可在低真空環境下進行觀察的環境SEM、環境TEM和(hé)利用薄膜隔離的、對大氣和溶液中的物質進行觀察(chá)的大氣壓SEM。這些分(fèn)析方法的進一步(bù)應(yīng)用,就形成了原位解析技術。原位解析技術將(jiāng)動態觀察、分析、特性測定直接聯結起來,可(kě)以快速確定材料(liào)的最佳控製(zhì)方向。這是人們所期待的材料分析方法。
為獲得鋼板表層深度方向的信息,過去常用(yòng)的分析(xī)方法是,俄歇電子能譜(AES)、X射線電子能譜(XPS)、二次離子質(zhì)譜分析(xī)(SIMS)以及輝(huī)光放電分光法(GDOES)等(děng)。在進行微米級(jí)的局部區域(yù)分析時,則使用掃(sǎo)描俄歇電子顯微鏡(SAM)。當(dāng)試料厚度在1μm以上時(shí),用SEM、SAM對拋光(guāng)製作的試樣斷麵進行分析。但製作微米級試樣斷麵並非容易之事。由於FIB法的進步,從目標部位製作SEM、TEM斷麵試樣和薄(báo)片變得容易,促進了鋼板表層分析技術(shù)有了很大進(jìn)步。
分析技術與計算科學(xué)相結合,將會進(jìn)一步促進晶界偏析本質的解明和查明晶界偏析對材料特性影(yǐng)響的機製。目前這些技術在鋼(gāng)鐵(tiě)材料(liào)中的應用主要是鋼組織中微細結構的分析。今後隨著技術推向表層和(hé)表層界麵推廣,更多更實用的材(cái)料(liào),將會不斷出現,穿白大褂(guà)的(de)分析人(rén)員也會越受到重視,他們的作用也會得到充分的體(tǐ)現。
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