牛津仪器发布采用能谱仪对铝合金进行物相鉴定的解决方案
2015年4月21日

摘  要:铝合金中通常会含有晶界或晶内夹杂物,为了更好地对铝合金和其中的金属间化合物进行物相鉴定,本文用牛津仪器能谱仪AZtecEnergy软件中的AutoPhaseMap模块自动地在X-ray面分布数据中寻找不同成分区域,从而确定这些区域相的分布、面积、组成元素等。

关键词:铝合金; 能谱仪; 物相鉴定;

1 介绍

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铝合金通常具有比强度高、硬度高、韧性好、焊接性能好、加工性能优异、抗腐蚀性能良好等优点,在航空航天领域得到了广泛的应用,成为该领域中重要的结构材料。而铝合金构件常常受到腐蚀,从而导致失效。而铝合金抗腐蚀性能的提高,通常是通过改进热处理工艺来改进材料的微观组织结构进行提高。通过对晶界析出相的分布与大小、晶界处成分的分布、合金微区电势分布等方面的分析,可得到晶界特性对腐蚀行为的影响。

通常,铝合金中会含有晶界或晶内夹杂物。通过能谱仪中X-ray面分布图可清楚地确定样品中的物相。

2      分析方法

图1(a)的二次电子图像表明样品中至少存在两个这类相。采集于该区域的EDS谱表明,这个区域含有除了Si以外的如Cu,Fe,Mn等低含量元素。

 

图1 (a) 所分析区域的二次电子图像; (b) 此区域SmartMap面分布时采集的EDS谱;

X-ray SmartMap采集条件如表1所示。由于某些相尺寸相对较小(1um),因此采用高的面分布分辨率和相对低的电压。

表1  SmartMap采集参数

基于X-ray面分布,计算了AutoPhaseMap图(图2)。从图中可确定存在三个相(两个金属件化合物相),同时也有区域未有相标示。对该区域进行谱重构可确认该区域存在元素Sr。因为电压较低,Sr元素的L线系与含量更高的Si元素K线系重叠,在面分布时未被标识。

 

图2 主要元素X-ray面分布以及计算所得AutoPhaseMap图

将Sr L线系加入面分布后,AutoPhaseMap重新计算并得到新的数据,图3(b)。样品的组织揭示了四种相的存在,同时AutoPhaseMap也展现了如各种相的面积比等其它信息。

图3 (a) Sr L线系的面分布; (b) 计算所得的AutoPhaseMap展现了样品中相的分布;(c)相细节栏概括了相及其含量。

此外,利用AutoPhaseMap软件还可以得到其它信息:表明相分布的相分布图,每相中所有像素EDS谱总和以及该相平均成分的定量结果,见图4。

图4  铝合金中四个相的AutoPhaseMap结果

3      总结

AutoPhaseMap利用X-ray SmartMap中X-ray面分布图确定样品中的物相。它在几秒钟内便可完成计算,即使对于超过700,000像素的较大数据也不例外。 这使得AutoPhaseMap可以在样品分析时实时完成,如上所示,利用此功能,还可以确认了新元素和新物相。

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