采用离子束切割技术进行纤维截面制样的研究

纤维为常见微量物证,高质量的纤维横截面形态能提供更多信息用于比对和生产工艺溯源,而获得清晰的横截面主要依赖于纤维截面制样技术。本文选取羊毛纤维作为研究对象建立了纤维的离子束切割方法,比较了7种固定剂对纤维包埋固化时间、样品固定情况、样品导热性和样品导电性的影响,系统考察了加速电压、切割时间、离子束摆动速度以及离子束摆动角度等关键参数对切割效果的影响,并对7种纤维依照优化后的制样方法进行截面切割。采用银浆丙酮溶液对羊毛、涤纶、空心涤纶、异形涤纶、尼龙、维纶、难燃纤维和ES纤维8种纤维进行固定,以4 V、2.5 h、3 r/min、±30°为切割条件进行切割,能获得较为满意的纤维横截面。在扫描电镜放大4000倍的条件下能清晰观察到光滑的纤维截面形态以及孔隙内壁的结构。本方法具有操作简便的特点,可应用于实际案件纤维物证的鉴定,为通过纤维截面特征区分相同种类、不同工艺纤维提供科学依据。

应用离子束技术制备木材沉积材料的横纵截面及其微结构表征

木材由于独特的孔道结构,在沉积改性领域应用广泛。运用传统制样方法会破坏木材孔道结构,对木材表面沉积物有一定破坏,不利于木材表面沉积情况的研究。离子束切割技术是使用离子源发射的离子束,在真空中轰击材料表面,利用轰击时发生的物理溅射效应去除表面原子,与传统的抛光方法相比有显著的优点。本研究针对电子显微镜表征木材沉积微观结构存在的样品制备问题,将离子束切割技术应用于木材沉积样品的制备,通过分析不同显微制样技术对木材沉积样品表面及微观结构的影响,为木材沉积样品微观结构分析等相关领域研究提供一种简单可行的样品制备方法。

激光切割与类似工艺的比较

激光切割是一种现代化的切割技术,主要是借助特殊的激光光束来对材料进行切割,这种光束的功率与密度都相对比较大,在切割中,材料受到激光的影响,会出现被加热的情况,其在加热之后,温度会逐渐提升,最终可达到汽化温度,产生蒸发现象,形成新的孔洞,光线在被移动之后,孔洞的大小会出现变化,其宽度逐渐缩小,形成切缝,完成切割任务。在运用激光这种切割技术的同时,还可以以其他相似的工艺来进行代替,本文根据对激光切割技术的了解,对其与其他的切割技术进行比较研究。

激光切割与类似工艺的比较

激光切割是一种加工精度高、速度快、应用广泛的切割技术，本文从加工能力和成本两个方面，介绍了激光切割与细等离子束切割、带磨料高压水切割之间的相同点和不同点。

Al-Si和Al-Si-Sc合金晶体-熔体界面能的各向异性

平衡液滴法(equilibrium shape measurement)是一种确定晶体-熔体界面能各向异性参数的有效方法。利用平衡液滴法测量单相固体中夹带的平衡液滴的形状,得到了Al-Si和Al-Si-Sc合金的界面能各向异性参数计算值。通过定向凝固方法制备Al-2%Si和Al-2%Si-0.2%Sc(质量分数,下同)合金杆状试样,使用光学显微镜表征Al-2%Si和Al-2%Si-0.2%Sc合金内部液滴手工连续磨样抛光后多个二维截面形状,计算了二维界面能各向异性参数的大小。利用聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术连续切割了Al-2%Si合金内部液滴,并用Image-J软件重构液滴三维形状,获得了三维界面能各向异性参数值(ε_1=0.0795,ε_2=–0.0056),并且绘制了三维界面能分布和界面刚度的分布图。在此基础上,讨论了平衡温度和Sc元素对界面能各向异性参数的影响。结果表明,对于Al-Si合金,平衡温度为595℃时液滴成分为Al-10.12%Si,金属液中的初生α-Al具有大小为0.0202的界面能各向异性值,而对于Al-Si-Sc合金,平衡温度为595℃时液滴成分为Al-10.08%Si-0.11%Sc(质量分数),金属液中的初生α-Al具有大小为0.0193的界面能各向异性值。