分析技术最早作为单纯的材料评价技术,如今发展成为材料开发的支撑技术。分析结果为高功能表面、界面材料的开发提供了重要信息。一流钢厂为应对用户对钢铁材料诸如耐蚀性等多方面要求,对钢铁材料表面处理技术和皮膜形成技术进行了大力开发。钢铁材料表面、晶界的微观情况,采用了先进的电子显微镜技术和表面分析技术。不断提高的分析技术为钢材向更高层次发展提供强有力支撑。

在镀锌钢板结构研究方面,已经采用了扫描电子显微镜(SEM)和辉光放电分光法(GDOES)等表面分析技术,在镀层深度方向上进行元素分析。这些技术现在仍然是镀锌钢板结构研究方面的重要手段。刚开始利用透射电子显微镜(TEM)分析,后来采用了TEM薄膜试样制作的聚焦离子束法(FIB)。FIB最早用于半导体的故障分析,后来被用于金属和钢铁材料表层断面分析。最初用FIB法制作TEM薄膜时,是按照制作半导体薄片的方法进行的。使用精密的切刀对试料进行切割,然后用研磨方法使切割出的试料薄片化,最后利用FIB法进行精加工制作成TEM薄膜。

对钢板的耐蚀性等表面特性的评价,一般在常规大气压下进行。但材料表面有时被不同于空气的气体或水分所覆盖。并且材料表面也在时刻变化。此外,电子显微镜分析法和其他表面分析方法,多是在真空中对试样进行观察、分析,并且测定时的温度是室温。这就是说对材料表面进行分析、测定的环境与材料的制造环境和使用环境有很大差异。一般情况下,对最初材料和最终材料进行分析比较,或对不同时间采样的试样材料进行分析比较,来推定实际材料的表面状态和发生的变化。如果能够在实际环境下,对材料表面的变化进行不间断的动态分析,就可以直接解明材料特性表现的本质,找出控制材料特性的方向。这正是人们所期待的分析方法。为此,研究人员努力研发使分析环境与实际

在实际环境中进行分析时,多利用可在大气下使用的光和X射线。但这些技术一般不适用于对微细结构的观察。利用电子显微镜的实际环境下的分析技术有,可在低真空环境下进行观察的环境SEM、环境TEM和利用薄膜隔离的、对大气和溶液中的物质进行观察的大气压SEM。这些分析方法的进一步应用,就形成了原位解析技术。原位解析技术将动态观察、分析、特性测定直接联结起来,可以快速确定材料的最佳控制方向。这是人们所期待的材料分析方法。

为获得钢板表层深度方向的信息,过去常用的分析方法是,俄歇电子能谱(AES)、X射线电子能谱(XPS)、二次离子质谱分析(SIMS)以及辉光放电分光法(GDOES)等。在进行微米级的局部区域分析时,则使用扫描俄歇电子显微镜(SAM)。当试料厚度在1μm以上时,用SEM、SAM对抛光制作的试样断面进行分析。但制作微米级试样断面并非容易之事。由于FIB法的进步,从目标部位制作SEM、TEM断面试样和薄片变得容易,促进了钢板表层分析技术有了很大进步。

分析技术与计算科学相结合,将会进一步促进晶界偏析本质的解明和查明晶界偏析对材料特性影响的机制。目前这些技术在钢铁材料中的应用主要是钢组织中微细结构的分析。今后随着技术推向表层和表层界面推广,更多更实用的材料,将会不断出现,穿白大褂的分析人员也会越受到重视,他们的作用也会得到充分的体现。

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