表面质量检测与表面质量控制

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1、表面质量检测与表面质量控制苟国庆西南交大工程科学研究院结构决定性能是自然界永恒的规律，不同类型的材料具有不同的性能。材料的组织结构又是由其成分和生产工艺决定的，即使同一种材料经不同的工艺处理、也会得到不同的组织结构而具有不同的性能。应用现代测试仪器对材料的成分、组织结构进行分析测试研究，以达到控制材料的成分和组织结构的目的，使其达到设计或生产要求的性能。其微观组织结构所涉及的内容大致如下：1、显微化学成分——不同相的成分，基体与析出相的成分，成分的分布，晶体内部与晶界的成分等；2、晶体结构与晶体缺陷——晶体的点阵类型，点阵常数及其变化规律，晶体结构中的

2、应力、位错、层错等。3、晶粒的大小与形态（等轴晶、柱状晶、枝晶等）4、相的成分、结构、形态、含量及分布（球状、粒状、片状、棒状、沿晶界聚集或均匀分布等；)5、界面（表面、相界或晶界）的成分与结构；6、位向关系（惯习面、孪生面、新相与母相等的位向关系）；7、夹杂物（夹杂物的类型，形态、分布等）8、内应力（宏观内应力，微观内应力，点阵静畸变）在材料的研制，生产、加工、成形过程中；无论是结构材料、功能材料或复合材料、其成分，组织结构、性能及其相互关系和变化规律；材料的相变、杂质、缺陷、变形、断裂和磨损的宏观规律和微观过程等领域的研究都离不开现代测试技术。下面

3、对材料研究中一些常用的方法作一简介。二、材料化学成分的分析1、常规的化学分析常规的化学分析是一种传统的分析方法，也是一般工矿企业和科研机构常用的方法，主要用于测定材料和工件的平均化学成分，不能测定微区成分及其成分的分布。其特点是分析可靠性高，设备简单，投资少。现代的化学分析仪器已用微机控制其操作规程和数据处理，克服了人为操作误差，进一步提高了分析的准确性和分析速度。国内外都有商品化的碳、硫联合测定，Si,Mn,P等联合测定的自动测试设备。2、仪器分析方法仪器分析方法分析速度快，但仪器比较昂贵，分析费用比较高；视其分析的仪器不同，分析的精度和功能各异。主

4、要仪器有：1）、电子探针和X射线荧光光谱分析可分析材料的平均成分，但其平均性没有化学分析的平均性好，主要用于分析材料的微区成分及其成分的分布，如线分布，面分布等。定量分析时，如有标样进行定量分析，精度较高，无标样而用元素的特征谱线强度进行计算时，其定量的精度较差，特别是轻元素准确性更差。2）、离子探针3)、俄歇能谱分析4）、光电子能谱分析等三、材料形貌结构分析（一）金相显微分析在材料研究中的应用金相显微分析使用方便，制样简单，主要分析材料中的相组成及其相的形状，粒度、分布和数量等。金属显微组织的显示——化学显示、电解显示、阴极真空浸蚀、恒电位浸蚀；试样

5、组织的观察与分析1、定性分析——观察分析材料的相组成，这些相的形状大小及分布等；2、定量分析测量晶粒大小，复相材料中各组织或相的相对含量、界面曲率、第二相粒子尺寸及分布，枝晶间距等。通过显微组织特征参量的定量测量，建立组织参数与性能状态间更为本质的定量关系。1）晶粒大小a,截线法b,网格法c,晶粒度的测定尤其是对纳米材料的研究具有较强的实际意义金相显微镜与数码相机，图相处理器相连，可直接获取理想的金相照片，根据组织中各相的灰度可进行定量金相分析。获取各相的相对含量。其分辨率可1—0.2μm。A）NiCrMo250×B）FeNiB250×(二)扫描电镜1

6、、扫描电子显微镜是利用电子束在样品表面扫描时击发出来的各种物理信号来调制成像的。分辨率可达3-4nm放大倍数可从数倍放大到20万倍左右。2、扫描电子显微镜景深大，可直接进行金相和断口分析，样品不必复制，已成为断口分析的主要工具。3、现代扫描电子显微镜已和其它分析仪器组合在一起，成为能在同一台仪器上进行形貌、微区成分和晶体结构等多种微观组织结构分析的多功能分析仪器。扫描电镜（CAMSCAN4-40DV型）纳米Al2O3-13%TiO2造粒后200X纳米Al2O3-13%TiO2造粒后10,000X纳米Al2O3-13%TiO2造粒前30,000X纳米Al

7、2O3-13%TiO2造粒前50,000Xg）FeNiBFeNiB涂层截面200XNiCr/Cr3C2涂层截面200X1、沿晶断口2、韧窝断口解理断口纤维增强复合材料断口电子探针显微分析电子探针的主要功能是进行微区成分分析,它是在电子光学和X射线光谱学原理的基础上发展起来的一种高效率分析仪器。其原理是用细聚焦电子束入射到试样表面，激发出样品原子的特征X射线，分析特征X射线的波长或特征能量便可知道样品中所含元素的种类，分析特征X射线的强度，便可知道它们的相对含量。电子探针仪的结构与扫描电子显微镜结构大体相同，只是检测器是X射线谱仪。因此现代的电子探针是作

8、为附件安装在扫描电镜和透射电镜上，以满足对式样进行形貌、成分、结构三位一体同位分析的需要。透射