用於檢測合金中第二相粒子的透射電鏡樣品的製備方法
2023-10-09 10:05:09
專利名稱：用於檢測合金中第二相粒子的透射電鏡樣品的製備方法
技術領域：
本發明涉及用於檢測合金中第二相粒子的透射電鏡樣品製備方法，具體地說，是採用真空抽濾及超聲波振蕩濃縮的透射電鏡樣品製備方法，屬於合金晶相檢測技術領域。
背景技術：
上世紀八十年代提出的「氧化物冶金」理念，認為在鋼中呈彌散分布的尺寸小於 Γ3 μ m的超細夾雜物，可作為晶內鐵素體的形核核心，從而細化晶粒，達到改善鋼材質量和性能的目的。因此如何獲取鋼中細小夾雜物，並據此來研究其數量、尺寸分布，尤其是結構類別對鋼的性能的影響，就顯得至關重要。而目前，在實驗室研究及工廠快速檢測機構中獲取鋼中夾雜物結構類別方面的信息，主要是通過對塊狀鋼樣切割後進行平面磨，再利用電解雙噴儀衝孔或離子減薄儀對衝孔後的薄片中心部位進行剪薄從而獲得薄區，並在透射電鏡下檢測得到的。但由於鋼中夾雜物本身的特殊性，在用一般方法製備透射電鏡樣品的過程中，附著在基體上的夾雜物，很容易在磨平和剪薄時大量脫落。這種方法得到的薄區也十分有限， 同時夾雜物在基體上呈散亂隨機分布，導致樣品製備成功率很低，極大地限制了對夾雜物結構分析的工作。對於合金中的碳化物等第二相粒子的透射電鏡樣品製備亦存在上述限制。
發明內容
一種用於檢測合金中微納級別第二相粒子的透射電鏡樣品製備簡易方法，採用酸溶過濾分離及超聲波振蕩提取的手段，可以製備出符合透射電鏡觀察的樣品，有效提高樣品製備的成功率。本發明是一種用於檢測合金中第二相粒子的透射電鏡樣品的製備方法，其特徵在於具有以下的製備過程和步驟a)使用酸溶法分離合金中第二相粒子，使第二相粒子以懸浮顆粒的狀態存在於酸溶液中；
b)利用分級真空過濾方法過濾以上溶液，具體如下使用孔徑為微米級別的偏氟乙烯膜初次過濾酸溶液，保存濾液；採用孔徑為微納級別(0. 8 μ m、0. 08 μ m、0. 05 μ m)的聚碳酸酯膜過濾初次濾液，保存載有微納級別第二相粒子的聚碳酸酯膜一濾膜；
c)轉移濾膜至盛有約IOml無水乙醇的燒杯中，利用超聲波振蕩燒杯約3分鐘，將微納級別第二相粒子與過濾膜分離，取出濾膜，保留含有微納級別第二相粒子的無水乙醇溶液；
d)將溶液略微加熱，加熱溫度不可高於50°C，使之緩慢揮發至5ml左右，成為濃縮液；
e)濃縮液經超聲振蕩後，利用吸管轉移至附有碳膜的直徑為3mm的銅網上，白熾燈烘乾銅網，附有碳膜的銅網上載有微納級別第二相粒子，此銅網即為透射電鏡樣品。本發明的有益效果是1.本發明可將彌散分布在基體上的第二相粒子充分集中起來，便於電鏡下進行快速有效地觀察。2.本發明避免了製備透射電鏡樣品的一般方法中第二相粒子極易脫落的問題，經過酸溶後提取的第二相粒子得以較好地保留。3.本發明簡單易行，克服了第二相粒子透射電鏡樣品難以製備的難題，極大地提高了樣品製備的成功率。
圖1為本發明用於檢測合金中微納級別第二相粒子的透射電鏡樣品製備流程圖。圖2為本發明實施例!^eVSO合金中含有的300nm Al2O3單晶第二相粒子的成分、明場像及電子衍射花樣。圖3為本發明實施例!^eVSO合金中含有的300nm Al2O3單晶第二相粒子的高分辨晶格相。圖4為本發明實施例 ^ν80合金中含有的200nm多晶3Al203*4Ca0粒子的成分、明場像及電子衍射花樣。圖5為本發明實施例i^eV80合金中含有的200nm 3Al203'4Ca0多晶第二相粒子的
高分辨像。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述於後。 實施例本實施例中，由酸溶法得到的第二相粒子透射電鏡樣品的製備步驟如下
(a)將14.9g含釩80%的釩鐵合金放入小燒杯中，倒入適量無水乙醇浸沒樣品，連同小燒杯一起放入超聲波清洗儀中進行清洗，然後用約20ml濃度為5%的稀鹽酸對樣品進行酸洗，去除表面的氧化層，再重新放入盛有適量無水乙醇的小燒杯中進行振蕩清洗，目的是去除表面附著的鹽酸，烘乾待用；
(b)根據計算得出的實驗所需IT離子數目配置濃度為1:1的鹽酸溶液200ml，將準備好的樣品和小磁針小心放入配好的鹽酸溶液中，連同大燒杯一起放置在保持溫度在 6(T70°C間的電磁加熱攪拌儀的託盤上，調整小磁針平穩旋轉即可；
(c)酸溶約證後，將電磁加熱攪拌器關掉，取下燒杯，加入200ml去離子水對酸溶液進行稀釋，而後將濾液稍置放涼，以防過熱而對過濾膜的過濾性能有所影響；
(d)將濾液緩慢倒入準備好墊有孔徑為2.5μπι偏氟乙烯膜的過濾裝置中，進行初次真空抽濾；
(e)然後把得到的澄清濾液倒入換有孔徑為0.08 μ m聚碳酸酯膜的過濾裝置中，進行二次真空抽濾；
(f)把二次過濾得到的過濾膜取下後放入盛有約IOml無水乙醇的小燒杯中，採用超聲波震蕩，分離過濾膜和第二相粒子，取出過濾膜，保留含有第二相粒子的無水乙醇溶液， 將其放在溫度保持在3(T40°C的加熱盤上進行緩慢蒸發至5ml左右；
4(g)用小吸管吸取含有第二相粒子的濃縮液，滴在備好的附有碳膜的直徑為3mm的銅網上，用白熾燈燒乾銅網，附有碳膜的銅網上載有微納級別的第二相粒子，此銅網即為透射電鏡樣品。 將本實例所得產物，進行透射電鏡觀察。在從圖2至圖5可見，通過本發明的方法，可以看到FeVSO合金中存在的300nm左右的單晶第二相粒子和200nm左右的多晶第二相粒子的明場相，以及相應的衍射斑點和高分辨像。配以EDS獲取了其成分信息，EDS中的 Cu是分析使用的銅網的成分，結果中均有此成分。經過精確標定衍射花樣，單晶第二相粒子晶體結構為正交結構的ai2O3。同樣對於多晶相結合能譜檢測結果，對衍射花樣進行標定顯示，析出相為氧化鋁與氧化鈣的複合夾雜，為體心立方的3A1203 · 4CaO。
權利要求
1. 一種用於檢測合金中微納級別第二相粒子的透射電鏡樣品製備方法，其特徵在於具有以下的製備過程和步驟a.使用酸溶法分離合金中第二相粒子，使第二相粒子以懸浮顆粒的狀態存在於酸溶液中；b.利用分級真空過濾方法過濾以上酸溶液，具體如下使用孔徑為微米級別的偏氟乙烯膜初次過濾酸溶液，保存濾液；採用孔徑為微納級別(0. 8 μ m、0. 08 μ m、0. 05 μ m)的聚碳酸酯膜過濾初次濾液，保存載有微納級別第二相粒子的聚碳酸酯膜一濾膜；c.轉移濾膜至盛有約IOml無水乙醇的燒杯中，利用超聲波振蕩燒杯約3分鐘，將微納級別第二相粒子與過濾膜分離，取出濾膜，保留含有微納級別第二相粒子的無水乙醇溶液；d.將溶液略微加熱，加熱溫度不可高於50°C，使之緩慢揮發至5ml左右，成為濃縮液；e.濃縮液經超聲振蕩後，利用吸管轉移至附有碳膜的直徑為3mm的銅網上，用白熾燈烘乾銅網，附有碳膜的銅網上載有微納級別第二相粒子，此銅網即為透射電鏡樣品。
全文摘要
本發明屬於一種用於檢測合金中微納級別第二相粒子的透射電鏡樣品製備方法。其步驟是首先將合金酸溶或電解，而後對得到的溶液進行二級真空過濾，將二級過濾膜放入無水乙醇中，利用超聲波振動儀分離濾膜和微納第二相粒子，再緩慢加熱蒸發含有微納第二相粒子的無水乙醇溶液，得到保留微納第二相粒子的濃縮液，用滴管將濃縮液轉移至附有碳膜的銅網上，白熾燈烘乾以上銅網，微納第二相粒子保留在銅網上，此銅網是透射電鏡樣品。本發明可將分散在基體上的第二相粒子集中起來，極大地提高了透射電鏡樣品製備的成功率，且簡單易行，能較好地反映需要分析的第二相粒子的本徵結構。
文檔編號G01N1/28GK102507285SQ20111035760
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者孫菲菲, 李慧改, 楊存波, 翟啟傑, 趙丹, 鄭少波, 龔玥 申請人:上海大學