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材料与故障分析

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材料降解:开裂、腐蚀、应力腐蚀开裂、磨损等

微结构表征团队在材料开发和优化、失效分析和质量控制领域拥有丰富的知识和专业经验。我们与欧洲航天局(ESA)、航空航天工业和相应的研究机构紧密合作,研究各种金属和合金,特别是钢、铝合金和钛合金、复合材料、涂层和电子材料。我们的大部分工作致力于失效分析,这需要了解机械、腐蚀或摩擦现象,并将其与生产工艺和应用环境联系起来。我们积极进取的团队不断拓宽制备和分析方法,以便能够解决最具挑战性的故障和损坏案例。.

故障分析用于确定部件故障的原因。我们采用各种分析技术来调查损坏情况并找出主要原因,这些原因往往会导致更多的损坏,而这些损坏仅仅是间接原因。只有找出所谓的根本原因,才能制定出补救措施。因此,我们在 AAC 的方法不仅是对故障进行成像,而且还为可能的材料和部件优化提供输入。.

作为一家独立的实验室,我们为客户提供全面的故障分析服务。故障分析可包括以下内容:

  • 分析损坏的零部件
  • 裂缝评估
  • 磨损率的定量测量
  • 腐蚀评估
  • 功能表面沉积物的解释
  • 检测可能影响机械性能的夹杂物和缺陷...

为什么要进行故障分析?

故障分析的目的是系统深入地识别部件故障的原因。其目的是了解损坏的根本原因,以便采取适当的补救措施和未来的预防措施。部件故障通常会导致经济损失(停产、间接损失、召回等),并可能危及人类健康。明确技术损害及其原因是预防损害的重要前提。因此,损害分析是从故障中吸取教训的一个不可或缺的部分。.

在考虑故障分析时,必须注意以下几点:

  • 根本原因识别: 故障分析有助于确定损坏的根本原因。这样就能对问题的主要原因进行有针对性的处理。.
  • 预防后果性故障:及早发现和纠正损坏,往往可以防止进一步的损坏。.
  • 补救措施的推导:根据故障分析的结果,可以得出防止未来损坏的措施。.
  • 改进工艺、材料和部件:通过分析损坏情况,可以找出工艺或部件的薄弱环节,并评估材料的兼容性。这样就可以采取纠正措施,提高工艺和部件的效率和可靠性。.

AAC 能提供什么?

  • 全面故障分析:我们的系统性故障分析不仅限于检查表面损坏。我们进行深入调查,以确定根本原因。.
  • 专家专长:我们经验丰富的专家团队采用各种分析方法来调查各种不同的故障案例。.
  • 信息报告:我们的客户会收到一份包含解释和结论的综合报告,并据此制定行动计划。.
  • 以客户为导向:每项任务都是个性化的,因此我们的分析都是根据客户的具体要求量身定制的。.

AAC 提供的故障分析方法

  • 光学显微镜

借助各种现代光学显微镜(立体显微镜和反射显微镜),可以详细显示表面结构。其中包括断裂表面分析、金相检查、横截面层厚测量等。.

  • 表面分析:

使用光学方法对表面进行研究,以确定表面的粗糙度、波浪度和平整度。一方面,可以测量某些结构(如峰、谷、沟、孔、颗粒附着物等),另一方面,可以定量表征表面(确定 Ra、Rz 和其他统计表面特征)。定量参数是通过二维剖面测量和三维表面测量确定的。.

除了使用纯粹的光学方法外,还可以使用复杂的软件程序从扫描电镜图像中生成数字表面模型,并从该模型中推导出上述表面参数。这样,即使是在光学检测无法触及的表面上,也能对波浪度和粗糙度进行评估,并对结构进行测量(例如,对表面的微观特征进行测量)。.

  • 电子显微镜

使用扫描电子显微镜(SEM)可对材料样品和部件进行高分辨率成像检查。使用不同的探测器可以获得被检查表面结构的不同信息:利用二次电子(SE 探测器)可以获得最佳的形貌图像,而利用背散射电子(BSE 探测器)则可以获得材料对比图像。透镜内探测器可拍摄出分辨率低至纳米范围的高分辨率图像。.

此外,还可以使用聚焦离子束(FIB)对样品表面进行亚微米级的原位处理,以检查紧靠表面下方的区域。例如,这可用于分析层结构或失效分析。使用离子束对样品进行成像还能以高对比度显示晶粒结构。.

扫描电子显微镜还配备了现代的电子衍射X系统,可对被检表面(或在 FIB 部分)进行化学分析。更复杂的问题可通过线扫描进行研究,线扫描可显示选定元素的浓度变化。.

要详细检查材料的晶体结构,可以使用电子反向散射衍射 (EBSD)。利用这种现代方法,可对微观结构进行高横向分辨率的检查,以确定以下特征:识别单个相、检查晶界、相邻晶粒取向的差异、识别沉淀物等。.

  • 金相学:
    金相研究通过显微镜方法对材料结构进行定性和定量描述。在金相分析中,使用先进的制备程序(如机械、电化学、化学)制备横截面。然后使用光学显微镜或扫描电子显微镜检查这些横截面上的微观结构,并确定相比例、晶粒尺寸、晶粒尺寸分布、颗粒尺寸和沉淀物等特征。这使我们能够对材料进行深入分析,并进行高质量的失效和断裂分析。.
  • (微)硬度测量:

金属、非金属和涂层的硬度是通过渗透测试确定的:硬度的定义是测试样本的抗穿透性;测试样本永久印记的大小是测量变量(维氏、努氏或布氏方法)。.

为确定表面硬化钢的硬化深度、表面硬度深度和氮化硬度深度,在抛光横截面上从试样边缘向试样中心放置一系列硬度压痕。通过这种方法确定的硬度深度曲线得出相应的硬度深度。.

AAC 拥有最先进的现代化设备,可在 0.25 克至 62.5 千克的载荷范围内进行(全自动)硬度检测。此外,还可进行线束映射(如线扫描、矩阵扫描),以评估机械性能的横向分布。.

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