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蔡司X射线显微镜在太空材料领域的应用

分类:新闻中心 发布时间:2021-06-03 16046次浏览

火星车在火星表面长距离行驶,工作条件复杂,其材料要求具有高刚性、高强度、轻便性和...



火星车在火星表面长距离行驶,工作条件复杂,其材料要求具有高刚性、高强度、轻便性和环境稳定性。传统铝钛合金材料难以同时实现。新型铝基复合材料部件同时满足这些条件,实现了“筑容”长期运行过程中对某重点机构的材料要求。


上海交通大学金属基复合材料重点实验室李志强、范根连等团队受生物学启发,设计了一种层状Al2O3/Al基复合材料,具有类似的优异力学性能。


为了探索颈缩后更高的韧性和更大的伸长率的根本原因,使用清远蔡司 X 射线显微镜(点击查看)进行原位拉伸测试:得益于蔡司两级放大的独特架构,X -射线显微镜可实现原位拉伸试验台中样品的体素分辨率高达1um,可跟踪识别微裂纹的生长发育,观察微裂纹的产生,只需少量微米。


在这种情况下,Al 基体中的层状结构可以通过裂纹偏转防止裂纹扩展。如下图c和f所示:在宏观尺度上,沿45°方向出现一条弯曲的裂纹路径,而不是一条直线,改变了裂纹模式,从而提高了抗裂纹扩展效率。如 e 和 h 所示,靠近主裂纹的小裂纹增加了裂纹的总长度,因此需要更多的能量来扩展裂纹。


清远X射线显微镜下F-Al2O3/Al复合材料原位拉伸试验:应变条件(ab)12%、(cde)13%和(fgh)14%,其中a、c、f为二维切片图像、b、D、e、g 和 h 是应变对应的 3D 损伤的 3D 渲染和放大。


除上述情况外,蔡司清远扫描电子显微镜还可以配备原位拉伸加热样品台,可以模拟火星探测器着陆和工作的恶劣环境,研究材料的实际使用性能,实时观察其微观形态变化,探索材料失效原理。


蔡司清远光学显微镜在空间材料领域的应用


蔡司光学显微镜Axio Imager 2(点击查看),光学品质优良,全电动部件,可使用丰富的观察方式(明场、暗场、偏光等)进行金相定量分析。


适用于新型复合材料的质量控制,光学显微镜可以分析材料的晶粒度、孔隙率分析、析出相含量、涂层厚度测量等指标。


清远蔡司显微镜关联方案在空间材料领域的应用


联想方案一直是泽思君的“杀手锏”之一:“1+1>2”。关联总是可以更好地推进实验并使信息获取更加准确和高效。


例如,在XRM-LaserFIB联合实验中,可以将X射线显微镜(XRM)“大样品高分辨率无损3D成像”的特点与双光束电子显微镜的特点相结合,可以实现亚纳米分辨率的高精度3D重建。完美融合:


首先使用XRM找到样品内部感兴趣的区域,然后使用蔡司专用的相关方案快速准确地定位FIB中的区域,并使用激光双光束(Laser FIB)技术快速准确地处理样品内部的深埋区。执行高分辨率成像或三维重建。可实现样品内从毫米到纳米的跨尺度三维分析。


如下图所示,使用蔡司XRM-FIB组合解决方案对高性能铝合金样品进行了跨尺度三维分析:


首先,XRM对样品进行大尺度无损三维成像,获取样品中微米级晶粒大小、形状、夹杂物分布等整体信息。然后使用XRM-FIB对样品内部感兴趣的区域进行定位和处理,得到该区域纳米级析出相与晶粒的关系,最终得到晶界析出相的准确统计结果和谷物内部。


▲使用蔡司XRM-FIB组合技术对高性能铝合金进行跨尺度3D分析


仰望星空、仰望宇宙的路,注定要经过几代人的漫长旅程。


无数“无名英雄”抛砖引玉,一点一滴,铺就通往头顶未知世界的阶梯。


泽思君有幸成为在这艰难而浪漫的旅程中默默前行的小家伙。


显微镜下的每一次观察,都是蔡司对宇宙深处的深情观察;与并肩作战的客户和合作伙伴的每一次默契合作,都是蔡司对奥秘的探索。


蔡思君想约你一起,透过我的“眼睛”,我能看到所有不容易被发现、不容错过的美丽。


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