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微分干涉相衬法在材料金相检验中的应用
2020-09-25 15:41:21


奥林巴斯显微镜
采用微分干涉相衬法观察样品,会看到明场下所看不到的许多细节,在明场下难于判别的一些结构细节或缺陷,可通过微分干涉进行反差增强,继而在分析过程中就更容易判断。现代材料科学技术的发展,要求更为精确的金相组织判别与分析,往往要求对显微组织的形态、数量、分布、大小、面积等参数进行准确的统计分析,如球墨铸铁球化率评级、珠光体(铁素体) 百分含量、第二相粒子几何参数及分布等,都需要对图像进行精确的形状描述和准确的数字计量。但在传统的明场下所采集到的数字图像的质量在很大程度上依赖于样品的制备水平,同时由于不同的物相在明场下所表现出来的灰度层次可能十分相近,对定量金相的结果会造成很大的误差。如果配合微分干涉相衬,将所感兴趣的 物相通过干涉染上色彩,就可以进行更加准确的定量金相分析,同时对样品制备的要求也会有所降低。
 
1、显微组织的精细结构(图4~6见彩图页所示) 图4 为用激光熔覆方法直接在钢刃具上制备硬质合金涂层的显微组织,其中明场观察下的白色区域为碳化钨相,其余为共晶组织。可以看出,明场下(图4(a))碳化钨相呈现为完全的白色,上面的孔洞也仅以黑色的点状显示出来;而采用微分干涉相衬观察(图4(b)),碳化钨相的精细结构,可观察到碳化钨相内部的生长台阶,碳化钨相上的孔洞能明显地显示出来,碳化钨相侧面的生长面也清晰地展现出来,具有呈现非常强烈的立体感,极易判别。图5 为激光控制反应合成Ni3Al(松散粉末体系,激光扫描功率为900W ,激光扫描速度为2mm/s) 的金相显微组织。在明场下观察(图5(a)),黑色区域为α-Ni,呈花瓣状形态分布的白色区域为Ni3Al和α-Ni的共晶组织;在微分干涉相衬下观察(图5 (b)) ,共晶组织中Ni3Al 相析出生长的前后顺序表现得非常清晰。图6为在30°偏振光和微分干涉相衬下对球墨铸铁石墨球进行观察获得的金相组织。偏振光明场下观察(图6(a)),可以观察到石墨球中不同位向的呈放射状分布的石墨晶体;而在微分干涉相衬下观察,除了可以观察到石墨球上放射状的C 轴生长方向,还可以看到石墨球生长过程中的位错台阶(图6(b)) 。
 
2、结合计算机图像分析软件,实现显微组织的定量金相分析(图7~8 见彩图页所示) 图7 为用粉末冶金法制备的亚共晶成分Fe - C 合金的金相显微组织(白色的大块区域为铁素体,其余为珠光体)。在明场下观察(图7(a)),珠光体中的铁素体也呈白色,如要对自由铁素体含量进行定量金相分析,则必然会带来很大的误差(采用定量金相分析软件进行计算,铁素体含量为6176 %);而在微分干涉相衬下观察,可以将自由铁素体染色,能非常容易地与珠光体中的铁素体区别开来(图7(b)),铁素体含量为6108 %,定量金相分析的误差大大减小(两者的相对误差为10 %)。图8 为在微分干涉相衬下利用金相组织图像分析,系统对球墨铸铁石墨球进行分析。微分干涉相衬法(DIC)作为一种极具前途的分析检验方法,具有对金相样品的制备要求较低、所观察到的样品各组成相间的相对层次关系突出,呈明显的浮雕状,对颗粒、裂纹、孔洞以及凸起等能作出正确的判断、能够容易判断许多明场下所看不到的或难于判别的一些结构细节或缺陷、可进行彩色金相摄影等优点。利用DIC法,可以对金相组织的某些精细结构进行观察,结合计算机金相图像分析,可以在降低金相制样要求的情况下,通过DIC染色把需要分析的物相突出出来,从而提高分析的准确率。DIC法必然会在现代金相检验中发挥其重要作用。
奥林巴斯显微镜

  研究用系统金相显微镜,涵盖明场、暗场、偏光等观察方式。
· 透射、反射两种照明系统可选,配有大功率透反射式双光路柯勒照明系统。
· 适用于工矿企业、高等院校及科研等机构作材料内部组织结构分析。

技术参数:
  NMM-800RF NMM-800TRF
光学系统 无限远系统
目镜 超大视野目镜 EW10×/ 22,镜简Φ30
无穷远平场
消色差物镜
5×/ 0.12/ ∞/ - (明场用)
10×/ 0.25/ ∞/ - (明暗场共用)
20×/ 0.4/ ∞/ 0 (明暗场共用)
50×/ 0.75/ ∞/ 0 (明场用)
100×/ 0.9/ ∞/ 0 (明场用)
40×/ 0.65/ ∞/ 0.17  
100×/ 1.25/ ∞/ 0.17  
40×/ 0.6/ ∞/ 0 (明暗场共用)
50×/ 0.75/ ∞/ 0 (明暗场共用)
最大标本高度 30mm
观察头 铰链式三目观察头,30°倾斜,瞳距48-75mm
反射照明 24V/ 100W卤素灯(预对中),亮度可调
柯勒照明系统,非球面集光器
起偏镜、检偏镜
起偏、检偏同步连接板
蓝、绿、黄滤色片和磨砂玻璃
透射照明系统 摆出式聚光镜 NA0.9/ 0.25  
24V/ 100W卤素灯,非球面集光器  
蓝色滤色片  
滤光片 ND25、ND6
调焦系统 粗微动同轴调焦,微调格值1μm,粗动松紧调节,带限位装置
转换器 内向式五孔转换器
载物台 矩形双层活动平台 186×138mm,移动范围 74mm×50mm
载物平板
载玻片  
压平机  
摄影附件  
摄像附件 标准C型接口1×,0.5×
注:●标准配置,○选购配置

· 研究用系统金相显微镜,涵盖明场、暗场、偏光等观察方式。
· 透射、反射两种照明系统可选,配有大功率透反射式双光路柯勒照明系统。
· 适用于工矿企业、高等院校及科研等机构作材料内部组织结构分析。

技术参数:
  NMM-800RF NMM-800TRF
光学系统 无限远系统
目镜 超大视野目镜 EW10×/ 22,镜简Φ30
无穷远平场
消色差物镜
5×/ 0.12/ ∞/ - (明场用)
10×/ 0.25/ ∞/ - (明暗场共用)
20×/ 0.4/ ∞/ 0 (明暗场共用)
50×/ 0.75/ ∞/ 0 (明场用)
100×/ 0.9/ ∞/ 0 (明场用)
40×/ 0.65/ ∞/ 0.17  
100×/ 1.25/ ∞/ 0.17  
40×/ 0.6/ ∞/ 0 (明暗场共用)
50×/ 0.75/ ∞/ 0 (明暗场共用)
100×/ 0.8/ ∞/ 0 (明暗场共用)
最大标本高度 30mm
观察头 铰链式三目观察头,30°倾斜,瞳距48-75mm
反射照明 24V/ 100W卤素灯(预对中),亮度可调
柯勒照明系统,非球面集光器
起偏镜、检偏镜
起偏、检偏同步连接板
蓝、绿、黄滤色片和磨砂玻璃
透射照明系统 摆出式聚光镜 NA0.9/ 0.25  
24V/ 100W卤素灯,非球面集光器  
蓝色滤色片  
滤光片 ND25、ND6
调焦系统 粗微动同轴调焦,微调格值1μm,粗动松紧调节,带限位装置
转换器 内向式五孔转换器
载物台 矩形双层活动平台 186×138mm,移动范围 74mm×50mm
载物平板
载玻片  
压平机  
摄影附件  
摄像附件 标准C型接口1×,0.5×
注:●标准配置,○选购配置

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