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材料內部解析觀察的新手段

                                ----全自動逐層切片成像法

    過去,我們研究所材料的組織結構,大多時候僅限于材料表面;對于材料內部結構的研究,收到研究方法的限制,沒有太多的進展。

    隨著的研究技術和工業技術的發展,我們得以研究材料內部的組織結構。目前,材料內部結構數據的獲取方法主要有:逐層切片法、FIB-SEM、三維X 射線成像技術和MRI測量法等。基于上述方法,材料內部組織的研究有了快速發展的趨勢。

    然而,FIB-SEM效率低,視場小,無法有效的表征材料內部的組織結構。X射線更多的應用于非金屬領域,對于重金屬以及內部密度較大的材料,仍無法獲得可靠的數據。MRI測量法,更僅限于生物領域。因此,國內各研究單位仍然趨向于逐層切片法。

    但國內各研究單位的逐層切片,仍然使用人工切片,存在著層厚控制不佳,拍照無法精準定位以及效率低下等問題。

    在國外,也有同樣的發展經歷。為了解決逐層切片中人工切片的問題,國外的研究機構研發了全自動逐層切片成像法。

    國外的全自動逐層切片成像法可以分為兩個階段。

    第一階段,利用銑床逐層切削材料表面。這種方法很大程度上避免了人工控制的問題。然而,銑床只能針對較軟的金屬,層厚也無法做到很小,因此對于硬質金屬,以及組織較小的材料,都不適宜。另外,隨著X射線設備的發展,CT在非金屬以及密度較小的金屬材料的內部研究有了很大的進展。利用銑床進行自動逐層切片的方法逐漸淘汰。

    第二階段,將人工切片的研究過程全部自動化,即將研磨、清洗、腐蝕、拍照等一系列過程自動化。即第二代的全自動逐層切片法,也可稱之為全自動逐層切片成像系統。在避免了人工逐層切片的困擾同時,能夠獲得可靠的材料內部數據。可如實反映材料內部的組織形態。因此,國外的研究機構利用該系統,在材料內部結構的研究上,取得了很大的進展。

    據統計,國外利用該系統,主要的研究材料有:金屬材料,復合材料,無機非金屬材料,高分子材料等,因該系統和人工逐層切片類似,采用濕法研磨,因此,凡是可以采用濕法研磨的材料都有應用。

    主要研究的內容有:組織結構,夾雜物,氣孔,裂紋等。

    可檢驗的工藝有:熱噴涂,壓延,軋制,焊接,鑄造,鍍膜,鍛造等。

 

 


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