机械装备的失效分析(续前) 第4讲 金相分析技术(上)

金相分析技术是目前应用最为广泛的金属材料分析技术之一,可以分为宏观金相分析技术和微观金相分析技术。首先介绍了宏观金相分析技术,并举例介绍了其在失效分析中的应用。然后详细介绍了微观金相分析技术,包括微观金相分析所使用的光学金相显微镜组成、金相试样制备的详细过程及注意事项、以及金相试样的侵蚀方法等。最后,通过大量的、具有代表性的典型实例重点介绍了两种显微金相分析技术,即光学显微技术和电子显微技术在失效分析中的应用。实践证明:金相分析技术经常会以其丰富的内涵和外延揭示出构件失效现象的本质,在机械装备的失效分析中具有非常重要的作用。

Photoshop脚本工具在金相图片制作上的应用

以景深扩展和视域扩展为例,介绍了Photoshop CS软件的脚本工具在高质量的金相图片制作上的应用实例,这些应用突破了光学金相显微镜和图像采集设备的物理限制,具有智能和高效的特点,可广泛应用在各种类型的金相图片制作中,丰富了金相图片的制作手段,提高了金相分析工作的质量和效率。同时也探讨了图像编辑软件在金相图片制作中的利与弊。

现代金相技术及其应用

金相学是一门十分重要的学科，金相技术的进步在很大程度上决定了材料工程学，军事科学，地学，金属物理学，冶金学等的进步与发展。由于国民经济各部门对材料提出的要求越来越高，所以急需开发新材料，研究新的加工方法，特别是精细研究不同成份的合金在各种状态下的组织和性能，促使人们越来越着力研究和应用新的金相学测试仪器和金相学测试方法。近年来，由于材料工程科学的发展，金相技术水平也越来越高，而工作实践中相当一部分工程技术人员对新金相技术了解不多，工作中带来许多困难，为使这些技术人员尽快了解和掌握一些必备的基础知识和分析方法，从而在工作中能正确运用金相分析方法，本文将对常用现代金相技术的基本原理，设备特点和应用范围，作一简介，并力所能及的给出相关仪器设备的原理和性能比对。测试技术方面的仪器，设备近年来更新很快，如穆斯堡尔谱议，拉曼光谱仪等本文不予介绍读者可参看有关专著。文中拟重点介绍扫描电镜（以下简称SEM），透射电镜（TEM），扫描电子衍射仪，电子探针四种仪器，对光学金相显微镜（包括常温，高温，低温金相显微镜），X-射线显微分析，俄歇电子分析，低能电子衍射等按其应用将做不同篇幅的介绍。

具有共晶反应的纯金属粉末烧结过程的原位观察

采用高温光学金相显微镜对Al-Mg和Al-Cu等纯金属粉末构成的二元合金体系进行烧结的原位观察,发现了具有共晶反应的纯金属粉末的烧结规律,并直接观察到晶界作为快速扩散通道的现象。为改进常规的烧结工艺提供了直接的试验依据。

Al-10Mg二元合金系烧结过程的原位观察

烧结是粉末冶金工艺中至关重要的一环,为了加强对烧结过程的直观认识,利用高温光学显微镜(HTOM)对Al-10Mg 的二元纯金属粉末体系进行了烧结的原位观察试验,发现该体系烧结的典型物理过程是:镁颗粒边界熔化,镁晶界熔化,最后为镁颗粒熔化;镁颗粒熔化进程不同步;当烧结温度超过某一临界温度Tc 时,镁颗粒迅速熔化;而且烧结速度随冷坯密度的提高而加快,这为进一步合理优化烧结工艺提供了直接的参照依据。

Al-Mg粉末烧结过程中晶界扩散的原位观察

利用光学高温金相显微镜对Al 1 0Mg二元纯金属粉末体系的烧结过程进行原位观察 ,发现在镁颗粒内部晶界优先熔化 ,这是由于铝沿镁晶界的扩散系数远高于晶内扩散系数 ,在镁的晶界优先满足共晶的浓度条件而熔化造成的 ,从而直接证实晶界确是元素扩散的一条快速通道。

SS400热轧带钢表面网状裂纹缺陷

利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS),对SS400带钢在热轧生产中出现的一例表面网状裂纹缺陷进行分析,结果表明,此例热轧带钢表面网状裂纹缺陷的产生系铸坯表面裂纹和中间裂纹缺陷综合所致,要避免或减少此类缺陷的产生,必须严格控制钢中有害元素含量,选择合适的结晶器及保护渣,优化连铸生产工艺,严格控制连铸生产过程的稳定性,获得合理的铸坯凝固结构,从而提高轧材的合格率。

Intergranular Corrosion of UNS S31803 Heat Treated at 800 ℃ Varying Range Times

The aim of this work is evaluate the intergranular corrosion on UNS S31803 steel, with heat treatments at 800 ℃, varying treatment times of 30 mins, 360 mins and 1,440 mins. The results confirm the formation of o phases and secondary austenite （γ2）. For the analysis of the influence of o and γ2 phases, metallographic analysis were conducted through optical microscopy, potentiokinetic reactivation electrochemical techniques and potentiodynamic polarization in NaCI 3.5% solution. Microstructural analysis has shown a formation of γ2 and o phase in heat treatment, due to diffusion of chromium and molybdenum from δ phase to y phase, precipitating on δ/γ and δ/δ interfaces. The DL-EPR （Double loop electrochemical potentiokinetic reactivation） results have shown an increase of the DOS （degree of sensitization） for long periods of time on heat treatment. The results of potentiodynamic polarization showed a reduction of the corrosion and pitting potentials, followed by an increase of the current density when the UNS S31830 steel is heat treated during long periods of time.

从雨花石中引出溪流——高后秀教授课题组发现固体“类流态”现象

众所周知,在通常情况下,多姿多彩、千变万化的世间万物按照其存在的状态被归为三类,即固态、液态和气态,而且改变某一物质所处的外界环境就可以改变其状态,如水在0℃时变为冰,在100℃时变为气体;将钢铁放人熔炉中,加热至大约1500℃,可将其由固态变为液态……除此之外,随着人们对物质世界认识的不断深入,液晶(液体中存在晶体)作为另外一种物质存在的状态已经在电子行业中得到广泛应用.