14 扫描电子显微镜.ppt

需要指出： 二次电子像的衬度除了形貌衬度外，还有 成分衬度 、电压衬度 和磁衬度(第一类)。 二次电子像衬度的特点： （1）分辨率高 （2）景深大，立体感强 （3）主要反映形貌衬度。 谢谢共赏本讲雅俗内容！ 下讲内容： SEM动画及应用 原子序数衬度原理及其应用 图12-8 二次电子成像原理图 图12-9 二次电子形貌衬度示意图 可看出图中样品上B面的倾斜度最小，二次电子产额最少，亮度最低。反之，C面倾斜度最大，亮度也最大。 实际情况表明: 凸出的尖棱、小粒子以及比较陡的斜面处二次电子产额较多，在荧光屏上这些部位的亮度较大。平面上二次电子的产额较小，亮度较低。在深的凹槽底部虽然也能产生较多的二次电子，但这些二次电子不易被检测器收集到，因此槽底的衬度也会显得较暗。 图12-10 实际样品中二次电子的激发过程示意图(a)凸出尖端；(b)小颗粒；(c) 侧面；(d)凹槽 二、二次电子形貌衬度的应用 用途： (1)是观察断口形貌； (2)抛光腐蚀后的金相表面及烧结样品的自然表面分析； (3)断裂过程的动态原位观察。 (一)断口分析 (1)沿晶断口 图12-11是普通的沿晶断裂断口照片。因为靠近二次电子检测器的断裂面亮度大，背面则暗，故断口呈冰糖块状或石块状。含Cr、Mo的合金钢产生回火脆时发生沿晶断裂，一般认为其原因是S、P等有害杂质元素在品界上偏聚使晶界强度降低，从而导致沿晶断裂。沿晶断裂属于脆性断裂，断口上无塑性变形迹象。 图12-11 30CrMnSi钢沿晶断二次电子像 (2)韧窝断口 图12-12所示。韧窝的边缘类似尖棱，故亮度较大，韧窝底部比较平坦，图像亮度较低。有些韧窝的中心部位有第二相小颗粒，由于小颗粒的尺寸很小，入射电子束能在其表面激发出较多的二次电子，所以这种颗粒往往是比较亮的。韧窝断口是一种韧性断裂断口,有明显的塑性变性。韧窝断口是穿晶韧性断裂。 图12-12 37SiMnCrNiMoV钢韧窝断口的二次电子像 (3)解理断口 见图12-13。解理断裂是脆性断裂，是沿着某特定的晶体学晶面产生的穿晶断裂。对于体心立方的α-Fe来说，其解理面为(001) 。由于相邻晶粒的位向不一样(二晶粒的解理面不在同一个平面上，且不平行)，因此解理裂纹从一个晶粒扩展到相邻晶粒内部时．在品界处(过界时)开始形成河流花样(解理台阶)。 图12-13 低碳钢冷脆解理断口的二次电子像 (4)准解理断口 由许多解理面组成。有许多短而弯曲的撕裂棱线条和由点状裂纹源向四周放射的河流花样，断面上由凹陷和二次裂纹等。 图12-13-1 准解理断口图像 (5)纤维增强复合材料断口 图12-14为碳纤维增强陶瓷复合材料的断口照片，可以看出，断口上有很多纤维拔出。由于纤维的强度高于基体，因此承载时基体先开裂，但纤维没有断裂，仍能承受载荷，随着载荷进一步增大，基体和纤维界面脱粘，直至载荷达到纤维断裂强度时，纤维断裂。 由于纤维断裂的位置不都在基体主裂纹平面上，一些纤维与基体脱粘后断裂位置在基体中，所以断口上有大量露头的拔出纤维，同时还可看到纤维拔出后留下的孔洞。 图12-14 碳纤维增强陶瓷复合材料断口的二次电子像 (6)断口的连续观察 下图是某一钢试棒疲劳断口在不同放大倍数下的断口形貌。b、c是a中“星形”中心的放大照片。可以看出裂纹是由夹杂物引起，而且在断裂源处找不到疲劳条带迹象。 图12-14-1 断口的连续放大照片 (7)疲劳断口的疲劳辉纹 呈现一系列基本上相互平行、略带弯曲、呈波浪状的条纹。每一个条纹是一次循环载荷所产生的。疲劳条纹的间距随应力场强度因子的大小而变化。 图12-14-2 疲劳断口的疲劳辉纹 (二)样品表面形貌观察 (1)烧结体烧结自然表面观察 图12-15给出三种成分ZrO2-Y2O3陶瓷烧结自然表面的扫描电镜照片。图(a)成分为ZrO2—2mol％Y203，烧结温度1500℃．为晶粒细小的正方相。图(b)为1500℃烧结ZrO2-6mol％Y203陶陶瓷的自然表面形态，为晶粒尺寸较大的单相立方相。 图(c)为正方相与立方相双相混合组织，细小的品粒为正方相，其中的大晶粒为立方相。图12-16为从Al2O3+15％ZrO2陶瓷烧结表面的二次电子像，有棱角的大晶粒为A1203，而小的白色球状颗粒为ZrO2，细小的ZrO2颗粒，有的分布在A1203晶粒内，有的分布在Al2O3晶界上。 图12-15 ZrO2陶瓷烧结自然表而的二次电子像 图12-15 ZrO2陶瓷烧结自然表而的二次电子像 图12-16 Al2O3+15％ZrO2陶瓷烧结表面的二次电子像 (2)金相表面观察 图12-17为经抛光腐蚀之后金相样品的二次电子像，可以看出其分辨率及立体感均远好于光学金相照片。如珠光体中的F3C与铁素体的层片