鋼材表面分析技術作用凸顯
2018-04-20 13:55 中國鋼鐵新聞網 系統管理員
分析技術最早作為單純的材料評價技術，如今發展成為材料開發的支撐技術。分析結果為高功能表面、界面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諸如耐蝕性等多方面要求，對鋼鐵材料表面處理技術和皮膜形成技術進行了大力開發。鋼鐵材料表面、皮膜和晶界的微觀情況，采用了先進的電子顯微鏡技術和表面分析技術。不斷提高的分析技術為鋼材向更高層次發展提供強有力支撐。在鍍鋅鋼板結構研究方面，已經采用了掃描電子顯微鏡（SEM）和輝光放電分光法（GDOES）等表面分析技術，在鍍層深度方向上進行元素分析。這些技術現在仍然是鍍鋅鋼板結構研究方面的重要手段。剛開始利用透射電子顯微鏡（TEM）分析，后來采用了TEM薄膜試樣制作的聚焦離子束法（FIB）。FIB最早用于半導體的故障分析，后來被用于金屬和鋼鐵材料表層斷面分析。最初用FIB法制作TEM薄膜時，是按照制作半導體薄片的方法進行的。使用精密的切刀對試料進行切割，然后用研磨方法使切割出的試料薄片化，最后利用FIB法進行精加工制作成TEM薄膜。
對鋼板的耐蝕性等表面特性的評價，一般在常規大氣壓下進行。但材料表面有時被不同于空氣的氣體或水分所覆蓋。并且材料表面也在時刻變化。此外，電子顯微鏡分析法和其他表面分析方法，多是在真空中對試樣進行觀察、分析，并且測定時的溫度是室溫。這就是說對材料表面進行分析、測定的環境與材料的制造環境和使用環境有很大差異。一般情況下，對最初材料和最終材料進行分析比較，或對不同時間采樣的試樣材料進行分析比較，來推定實際材料的表面狀態和發生的變化。如果能夠在實際環境下，對材料表面的變化進行不間斷的動態分析，就可以直接解明材料特性表現的本質，找出控制材料特性的方向。這正是人們所期待的分析方法。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，多利用可在大氣下使用的光和X射線。但這些技術一般不適用于對微細結構的觀察。利用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境SEM、環境TEM和利用薄膜隔離的、對大氣和溶液中的物質進行觀察的大氣壓SEM。這些分析方法的進一步應用，就形成了原位解析技術。原位解析技術將動態觀察、分析、特性測定直接聯結起來，可以快速確定材料的最佳控制方向。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，過去常用的分析方法是，俄歇電子能譜（AES）、X射線電子能譜（XPS）、二次離子質譜分析（SIMS）以及輝光放電分光法（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對拋光制作的試樣斷面進行分析。但制作微米級試樣斷面并非容易之事。由于FIB法的進步，從目標部位制作SEM、TEM斷面試樣和薄片變得容易，促進了鋼板表層分析技術有了很大進步。
分析技術與計算科學相結合，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制。目前這些技術在鋼鐵材料中的應用主要是鋼組織中微細結構的分析。今后隨著技術推向表層和表層界面推廣，更多更實用的材料，將會不斷出現，穿白大褂的分析人員也會越受到重視，他們的作用也會得到充分的體現。
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