Metallografisen mikroskoopin murtumien analysointitekniikka
1. Metallografisen mikroskoopin havainnointimenetelmä
Materiaalitieteessä käytetyn metallografisen mikroskoopin perusperiaate on tarkkailla esineen pinnan tilaa heijastamalla valoa näytteen pinnalta. Mikrorakenteen, kiderakenteen, kemiallisen koostumuksen ja materiaalipinnan karheuden eroista johtuen valon heijastus vaihtelee, mikä johtaa kuvien 3-5 mukaisen vuorauksen muodostumiseen.
Optisen mikroskoopin lopullista resoluutiota rajoittaa näkyvän valon aallonpituus, ja se voidaan yleensä määrittää Payleigh-kriteerillä, joka on d=0.61 λ/(N • A)
Kaavassa: d on resoluutio;
λ on näkyvän valon aallonpituus
N. A on numeerinen aukko.
Jos metallografisessa mikroskoopissa käytetään vihreää suodatinta, k-arvo voi olla suunnilleen yhtä suuri kuin {{0}},5 μm, ja suuremmilla sallituilla numeerisilla aukoilla, joiden N · A on 1,4, se on mahdotonta erottaa hienoja rakenteita pienempiä kuin 0,2 μm. Pienen suurennuksen ja matalan polttosyvyyden luontaisten haittojen vuoksi jaetun sauvan optisten mikroskooppien näytteet rajoittuvat tasaisiin murtumapintoihin, kun taas sitkeitä murtopintoja, joissa on suuria aaltoilua, ei voida havaita ja analysoida optisilla mikroskoopeilla.
Murtumisvaurioanalyysissä metallografista mikroskopiaa käytetään pääasiassa materiaalien mikrorakenteen ja halkeamien morfologian tarkkailuun, jotka kuuluvat metallografisen analyysin piiriin ja joita ei käsitellä tässä. Halkeamia havainnoitaessa ei tarvitse vain tarkkailla ja analysoida halkeaman morfologisia ominaisuuksia, suuntausta, ominaisuuksia sekä itse halkeaman alkua ja loppua, vaan myös tarkkailla ja analysoida halkeaman ympärillä olevaa tilannetta ja normaalirunkoa, halkeaman muutoksia. halkeaman molemmilla puolilla oleva mikrokovuus, sulkeumien jakautuminen ja halkeaman sisällä olevien oksidien tai korroosiotuotteiden morfologiset ominaisuudet.
Viime aikoina on saavutettu uutta edistystä optisen mikroskopian soveltamisessa haarojen havainnointiin, kun on ilmaantunut uudentyyppisiä optisia mikroskooppeja, joissa on konfokaalisilla linsseillä; Lisäksi muovihiilen replikaatioteknologiaa voidaan käyttää murtuman morfologian tarkkailuun optisella mikroskopialla.
2. Tärkeimmät käytetyt optiset instrumentit
Metallografisen mikroskoopin murtumaanalyysitekniikassa käytetyt työkalut sisältävät pääasiassa optisia instrumentteja, kuten metallografisen mikroskoopin ja stereomikroskoopin, jossa on kaksi linssiä.
Metallografisen mikroskoopin matalan tarkennussyvyyden vuoksi vaaditaan, että tutkittava murtumapinta on melko tasainen, jopa hyvin lähellä tasoa. Toisin sanoen karkeita ja epätasaisia murtumispintoja ei yleensä ole mahdollista tutkia optisella mikroskoopilla.
Tarkasteltaessa murtumapintaa metallografisella mikroskoopilla yleisesti käytetty suurennus on noin 100 - 500. Metallografista analyysiä sovellettaessa murtumapintojen morfologian ominaisuuksien tutkimiseen on tarpeen asentaa murtonäytteen kiinnityslaite mikroskoopin tasolle, jotta varmistetaan mielivaltainen murtuman havaintopinnan kallistusrajoitteen säätäminen siten, että havaittava murtuman osa on kohtisuorassa mikroskooppiseen himmennysakseliin nähden.
Murtopinnan aaltoileva morfologia vaikeuttaa kuvan täydellistä tarkentamista metallografisen mikroskoopin alla, mikä tarkoittaa, että metallografisella mikroskoopilla saadaan vain selkeitä kuvia pienemmiltä alueilta. Tämän haitan voittamiseksi voidaan valita hyvin pieni alue näkökentästä x400-optisen mikroskoopin ympäristössä polaaristen valokuvien ottamista varten, ja sitten tarkennetut osat näistä samoista näkökenttäkuvista voidaan leikata pois ilman, että näitä kuvia tarvitsee liittää. yhdeksi kuvaksi kunkin osan suhteellisen sijainnin mukaan. Tämä menetelmä on melko hankala, mutta optisten mikroskooppien käytön laajentamisen näkökulmasta se on silti toteutettavissa. Erityisesti yksiköissä, joissa ei tällä hetkellä ole elektronimikroskopiaa, sillä on enemmän käytännön merkitystä.
Toinen optisen mikroskoopin tyyppi on binokulaarinen stereomikroskooppi, joka käyttää tyypillisesti suurennusta xl - x 100 ja jolla on vahva stereonäön tunne. Se voidaan yhdistää valokuvauslaitteiden kanssa.
Mclachin on äskettäin kehittänyt optisen mikroskoopin, jossa on suurempi tarkennussyvyys ja jota voidaan käyttää analysoimaan ja tutkimaan mikroskooppisten murtumien morfologiaa.
