针对严苛工况的全面材料分析

The Thermo Scientific Apreo ChemiSEM 系统结合多种技术,帮助您在多种应用中对材料进行全面分析,尤其适用于材料需在恶劣环境中长期服役的情况。 以下为三个 Apreo ChemiSEM 系统在实际材料分析中应用的示例。


单晶 René N5 超合金的高温腐蚀表征与颗粒分析

由 René N5 超合金制成的飞机涡轮叶片将面临极高温度和腐蚀性环境,这可能导致材料退化并产生潜在失效。 在这些条件下表征材料的演化通常耗时且可能需要多种分析方法。 Apreo ChemiSEM System 能够应对这些挑战,因为它将成像、能量色散 X 射线光谱(EDS)和自动颗粒分析集成于一体。 ChemiPhase 的自动化、无偏相图映射可帮助识别金属相与氧化物。

ChemiPhase 表征显示了样品表面识别出不同物相。

 此外,Thermo Scientific Perception 软件系统还能自动表征孔隙与颗粒,并量化其尺寸、形状和成分。

Perception软件的颗粒图显示所选特征的位置。

铝合金中析出相、分散相及显微组织的全面表征

在处理广泛用于航空航天的铝合金时,由于析出相形成复杂,往往难以同时优化强度与耐腐蚀性。 理解这些合金在时效处理下的显微组织演变,对于监控并提升材料性能至关重要。Apreo ChemiSEM系统 提供一体化方案,可实现全面的 SEM、STEM、EDS 和 EBSD 表征。

明场成像 (A) 与 ChemiPhase 对样品AA2024-T3 纳米尺度颗粒的表征 (B)。

ChemiSEM结束和 ChemiPhase 结合 SEM 与 STEM 成像,能自动识别并定量金属间相与分散相,包括 S 相、θ 相和 T 相析出物。 该方法克服了传统分析复杂颗粒分布时的难题,能够提供精确的成分信息和面积百分比。

 

AA2024 样品(处于 T3 状态的样品)。 多种金属间相颗粒通过背散射电子对比成像 (A) 与 ChemiPhase 分析 (B) 的组合得到区分。 ChemiPhase 图中的不同颜色表示不同相。 (为突出金属间相,已隐藏与基体合金相关的相。)表格显示观测到各相的定量结果;文献中识别出的化合物已能被对应到具体的金属间相颗粒。

将EDS 与 EBSD 集成到无缝工作流程中,强调了晶粒结构与成分之间的相关性,为优化热处理以满足高性能航空航天标准提供了关键见解。

 

上)低倍率 BSE 图像,显示每个样品用于 EBSD 分析的区域。 底部)逆极图取向图显示晶粒的不同晶体取向(X、Y、Z)。

相关显微学与 AI 辅助热障涂层分析

高温热障涂层(TBCs)在极端条件下对航空航天和工业部件的保护至关重要,但其复杂的多层结构使得高效表征具有挑战性。 传统方法涉及劳动密集型、多步骤的制备与分析,导致延迟和结果不一致。

该工作流程整合了 CleanMill Ion Beam、ChemiSEM技术 与 Avizo软件,用于热障涂层的快速制备、成像及 AI 辅助图像分析。

 

将诸如快速表面制备、使用 ChemiSEM技术的 SEM 成像与化学成图,以及 AI 辅助图像分析等先进技术整合,可显著提升 TBC 分析的速度和准确性。CleanMill系统可将样品制备时间缩短到仅90秒,而 ChemiSEM技术则通过 ChemiPhase 的精确相分析提供对材料成分的全面概览。

 

ChemiSEM技术在分析表面涂层方面发挥关键作用,能够揭示元素分布的细微差异——例如镁(Mg)和锆(Zr)——并突出可能影响热性能与失效机制的不均匀性或成分梯度。

BSE(A)与 ChemiSEM(B–D)图像展示了 TBC 表层中镁(B)、锆(C)和氧(D)的分布。

另一方面,ChemiPhase 提供关于结合层的重要信息,该结合层通常为金属层,如 MCrAlY(其中 M 表示 Ni 或 Co)。 自动相图绘制可让您区分 γ、γ′和 β相,并检测热生氧化物(TGO)层。

ChemiPhase 分析自动识别的所有不同材料的相分布图及其定量。

 

(上) 使用 Maps 技术 获取的大范围图像。 (下) 相分析扩展为大型区域图谱,该结果来自于在 in Avizo 3D Pro软件中对卷积神经网络(CNN)进行的训练。 仅在该横截面的一部分上训练后,模型即可扩展到整个 SEM 图像。

仅供研究使用。不得用于诊断用途。