鋼材表麵分析技術作用凸顯
分析技術最早作為單純的材料評價技術,如今發展成(chéng)為材料(liào)開(kāi)發的(de)支撐技術(shù)。分析結果為高功能表麵、界麵材料的開發提供了重要信息。一流鋼廠為應對用戶對鋼鐵材料(liào)諸如耐蝕性等多(duō)方麵要求,對(duì)鋼鐵材料表(biǎo)麵處理(lǐ)技術和皮膜形成技術進行了大力開發。鋼鐵材料表麵、皮膜和晶(jīng)界的微觀情況,采(cǎi)用了先進的電子顯微鏡技術和表麵(miàn)分析技術。不(bú)斷提高的分析技術(shù)為鋼材向更高層(céng)次發展提供強有力支撐(chēng)。
在鍍鋅鋼板(bǎn)結構研究方麵,已經采用了(le)掃描電(diàn)子顯微鏡(SEM)和輝光(guāng)放電分光法(GDOES)等表麵分析技術,在鍍層深(shēn)度方向上進行元素分析。這些技術現(xiàn)在仍然是鍍鋅鋼板結(jié)構研究方(fāng)麵的重要手段。剛開始利用透射電子顯微鏡(TEM)分析,後來采用了TEM薄膜試樣製作的聚焦離子束法(FIB)。FIB最(zuì)早用於半導體的故障分析,後來被用於金屬和鋼鐵材(cái)料表層斷麵分析。最初用FIB法(fǎ)製作TEM薄膜時,是按照製作半導體薄片的方法進行的(de)。使用精密的切刀對試料進行切割,然後用(yòng)研磨方法使切割出的試料薄片化,最後利用FIB法進行精(jīng)加工製作成TEM薄膜(mó)。
對鋼板的耐蝕性等表麵(miàn)特性的評價,一般在常規大氣壓下進行。但材料表麵有(yǒu)時被(bèi)不同於空氣的氣體或水分所覆蓋。並且材(cái)料表麵也在時刻變化。此外,電子(zǐ)顯微鏡分析法和其他表麵分析方法,多是在真(zhēn)空中對試樣進行觀察、分(fèn)析,並且測定時的溫度是室溫。這就是說對材料表麵進(jìn)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(hěn)大差異。一般情(qíng)況下,對最初材料和最終材料進行分(fèn)析比較,或對不同(tóng)時間采樣的試樣材料進行分析比較,來推定(dìng)實際材料的表麵狀態(tài)和發生的變化。如果能夠在實(shí)際環境下,對材料表(biǎo)麵的變化進行不(bú)間斷的動態分析,就(jiù)可以直接解明材料特性表現的本質,找出控製材料特性的方向。這正是(shì)人們所期待的分析方法。為(wéi)此,研(yán)究(jiū)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,多利用可在大氣下使用的光和X射線。但這些技術一般不(bú)適用於對微細結構的觀察。利用(yòng)電子顯微鏡的實際環境下的分析技術有,可在低真空環境下進行觀察的環(huán)境SEM、環境TEM和利用薄膜隔離的、對大氣和溶液(yè)中的物質進行(háng)觀察的大氣壓SEM。這些分析方法的(de)進一(yī)步應用,就形成了原位解析技術。原位解析技術將動態觀察、分析、特(tè)性測定直接聯結起來,可以快速確定材料的最(zuì)佳(jiā)控製(zhì)方向(xiàng)。這是人們所期待的材料分析方法。
為獲得(dé)鋼板表(biǎo)層深度方向的信息,過去常用的分析方法是,俄歇電子能(néng)譜(AES)、X射線電(diàn)子能譜(XPS)、二次離子質譜分析(SIMS)以及(jí)輝光放電分光法(GDOES)等。在進行微米級的局部區域分析時,則使用掃描俄歇電子顯微鏡(SAM)。當試料厚度在1μm以上時,用SEM、SAM對拋光製作的試樣斷麵進行分析。但製作微米(mǐ)級試樣斷麵並非容(róng)易之(zhī)事。由於FIB法的進步,從目(mù)標部位製作SEM、TEM斷麵試(shì)樣和薄片變得容易,促進了鋼板表層分(fèn)析技術(shù)有了很大進步。
分析技術與計(jì)算科學相結合,將會進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響的機製。目前這些技術在鋼(gāng)鐵材料中的應用主要是鋼組織中微細結構的分析(xī)。今後隨著技術推(tuī)向表層和表層界麵推廣,更多(duō)更實用的材料,將會不斷出(chū)現,穿(chuān)白大褂的分析人員也會(huì)越受到重視,他們的作用也會得到充分的體現。
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