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隨著科學技術的迅猛發展,檢測儀器在功能、便捷程度、技術指標等諸方面均有了較大提高。除了X射線熒光光譜儀、紅外碳硫儀、直讀光譜儀、原子吸收光譜儀、ICP光譜儀等化學成分分析儀器的應用,使材料元素分析的檢出限、靈敏度、穩定性更好,數據更穩定外,大量物理檢測新技術的應用,對材料組織、結構、性能的認識提高到原子層面,對改善材料性能,提高產品競爭力發揮了重要作用。本文主要介紹熱模擬、X射線衍射、金屬原位分析、電子背散射衍射(EBSD)技術等四種檢測新技術。

1.熱模擬試驗技術

1.1.主要功能熱模擬試驗機擁有高效和多樣化的冶金過程工藝研究手段,是當前廣泛應用的先進的動態熱模擬試驗設備,由計算機控制并且配有數據自動采樣和處理系統,功能齊全、可以完成包括軋制鍛壓工藝、連鑄冶煉工藝、焊接工藝、金屬熱處理工藝、機械熱疲勞等內容在內的動態過程模擬試驗,可以測定金屬高溫力學性能、金屬熱物性及CCT曲線、應力應變曲線等。具有試驗精度高,重復性好,能夠為試驗者制訂和改良其生產工藝提供可靠的實驗依據。通過熱模擬,新材料的開發和冶金過程工藝的改進可在實驗室內進行,并可將結果直接應用到現場生產中。

1.2應用領域

1.2.1材料試驗研究各種不同幾何尺寸的熱拉伸試驗;熱壓縮試驗,如:單向流變應力試驗、平面應變壓縮試驗、應變誘導裂紋擴展試驗等;熔化和凝固試驗;零強度溫度/零塑性溫度確定;熱疲勞/熱機械疲勞試驗;熱循環/熱處理;相變、TTT/CCT/CHT曲線測定;裂紋敏感性試驗;形變熱處理,如:應力松弛析出試驗(PPT圖測定)、蠕變/應力破壞試驗等;液化脆性斷裂研究;固/液界面研究;固液兩相區變形行為研究。

1.2.2冶金過程模擬鑄造和連鑄;固液兩相區加工過程;熱軋;鍛壓;擠壓;焊接;板帶熱處理;金屬材料熱處理;粉末冶金/燒結等。

2.X射線衍射(XRD)實驗技術

2.1基本原理X射線衍射手段在許多學科和經濟建設的各行各業都獲得了廣泛的應用。一是由于固態物質內部組織絕大部分都是以晶體形式存在,應用范圍十分廣泛。二是以晶體分析見長的XRD手段既能解決物質的名稱、化學式、物相結構等物質認識的基本問題,又能解決物質結構與制備工藝、材料性能相互聯系的深層次問題。固態物質按元素的種類、含量、結合鍵、原子排列方式及顯微分析幾個層次逐漸認識?；谠觾葘与娮拥募ぐl或吸收建立的各種光譜、能譜分析方法,是分析物質內所含元素的種類和含量,卻無法判定元素的價態和結合方式。元素只見的結合構成物質的動力主要是外層電子的相互作用,XRD正好滿足這種要求,它直接面對的是物質的本身,確定樣品是單質、化合物、固熔體還是混合物,測定其排列結構和化學式。即確定元素存在的形式和狀態。與光譜分析相互依存和補充。由于化學鍵的作用,使得原子之間近有斥力遠有引力,最終只能束縛在網絡結構中形成晶體,這在強相互作用的離子鍵、金屬鍵、原子鍵、共價鍵更顯突出。晶體空間點陣是最小單元晶胞的重復排列,晶胞三個軸長abc為晶格常數,它及其之間的夾角,構成了四方、立方、斜方、單斜、三斜等各種可能的晶系。

不同晶面之間最大的區別在于晶面距d不同,它是晶體物質的客觀特征,它反映了元素之間結合方式和狀態,構成了檢驗物質的“指紋”特征。簡單的說,X射線衍射(XRD)分析正是基于這一“指紋”特征,利用具有特征波長和固定方向的X射線,以和樣品表面成θ角入射,探頭在和入射線成2θ處接收,這樣從低角度到高角度掃描出的譜線即為X射線衍射峰。

2.2應用領域無機物、有機物物相的定性、定量測定;鋼中殘余奧氏體、殘余應力的測定;點陣參數的測定;材料織構分析等。

3.金屬原位分析技術

3.1工作原理利用火花直讀光譜儀的原理,進行金屬材料中大面積范圍內的成分及狀態定量分布的快速分析,具備元素偏析度分析、夾雜物的定量分析與分布分析、金屬表面疏松度分析以及成分分析四大基本功能。與傳統技術比較,具備制樣簡單、定量準確、分析速度快的特點。

3.2關鍵技術

3.2.1連續激發同步掃描定位技術全數字式交流伺服驅動;掃描范圍:250×250mm;位置重復精度:±0.1mm

3.2.2單次火花放電高速采集技術高速數字式記錄單次火花放電的全峰形;自動甄別夾雜物的異?；鸹?噪音自濾波功能,提高信噪比,實現純金屬分析

3.2.3火花光譜單次放電數字解析技術(SDA)利用掃描平臺夾持試樣,實現連續移動激發,由高速數據采集系統采集每次放電火花的譜線強度與位置,以數字方式實事記錄,通過統計解析從而進行樣品的成分分析、元素分布分析(偏析度分析)、疏松度分析以及夾雜物分布分析。

3.3.應用領域

3.3.1元素成分分布分析和偏析度分析中心線、對角線快速掃描分析;各元素沿線含量分布圖;強度與濃度自動轉換;面掃描分析;各元素二維等高分布圖;自動計算偏析度;動態顯示每點的各元素含量;色標定量指示成分高低;三維立體分布圖;立體旋轉功能。

3.3.2樣品成分統計分布分析對樣品表面一定區域內的元素成分進行區間統計分析,快速、準確、定量、全面表征元素偏析狀況。

3.3.3夾雜物定量分析和分布分析夾雜物快速定量分析;以色標方式定量表征夾雜物的濃度;以三維圖形顯示夾雜物的分布

結語：當前鋼鐵行業由規模效益型向品種結構效益的轉變。為此,作為鋼鐵生產中的檢測手段也必須由“眼睛”型向“大腦”型的轉變。廣大檢測技術人員,要堅持系統思考的觀念,既重視對產品質量的把關,又重視產品研發的指導。