石景山岛津场发射型电子探针显微分析仪对金属材料疲劳断裂面的分析

通常，金属材料中的内部夹杂物可能成为疲劳源。为评价金属材料的疲劳强度，本文使用场发射型电子探针显微分析仪（岛津EPMA-8050G）来观察夹杂物微观特征以及确定其所含元素分布情况。
断裂面的状态观察


图1金属材料破面光学显微镜观察

图2 夹杂物SEI观察

为了研究疲劳试验后金属材料的断口特征，使用光学显微镜和EPMA-8050G进行观察，如图1、图2所示，断裂起源于内部的夹杂物。
夹杂物的分析
使用EPMA对该夹杂物成分进行面分析，如图3所示，夹杂物主要含Al、Mn、O、S元素。为了判断Al的化学结合状态，可借助EPMA进行状态分析，如图4所示，通过比较夹杂物（图3（b）的黄色○部）和标准样品（Al、Al2O3）的Al Kβ线和sKα的峰形，可以确认夹杂物为Al2O3。面分析结果也显示元素O和Al、S和Mn具有位置上一一对应关系，综合以上分析，判定夹杂物为氧化铝（Al2O3）和硫化锰（MnS）。




图3 夹杂物的元素面分析
（a）SEI  （b）BSEI  （c）O元素分布 （d）Al元素分布 （e）S元素分布 （f） Mn元素分布

图4  Al元素状态分析
（上：Al Kβ线、下：Al sKα线）

岛津公司高端场发射电子探针显微分析仪EPMA-8050G具有以下特点：
①搭载高亮度肖特基发射体，实现大束流超高灵敏度分析（3.0 μA，加速电压30 kV）；
②二次电子图像更高分辨率3nm;
③52.5°的高取出角更大限度减少X射线被吸收；
④使用Johanson型全聚焦分光晶体，同时实现高灵敏度、高分辨率分析。