主要介紹了幾種目前應(yīng)用比較廣泛的氫分布檢測技術(shù)的原理及其在氫滲透和氫脆研究中的應(yīng)用,包括三維原子探針（Atom Probe Tomography, APT）、掃描開爾文探針力顯微鏡（Scanning Kelvin Probe Force Microscopy, SKPFM）、二次離子質(zhì)譜法（Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS）和氫微印技術(shù)（Hydrogen microprintingtechnique,HMT）,以及可用來檢測氫濃度的熱脫附質(zhì)譜技術(shù)（Thermaldesorptionspectrometry,TDS）等。總結(jié)了幾種檢測技術(shù)的原理和特點(diǎn),并簡要介紹了它們在與H有關(guān)領(lǐng)域里的典型應(yīng)用。其中,APT和SIMS是利用質(zhì)譜法直接檢測H,以獲得H在材料中的分布;SKPFM是通過H引起的電位變化,來獲得H的分布;HMT是通過置換反應(yīng),即H原子將Ag+置換為Ag原子,Ag原子沉積在試樣表面的分布來表征H的分布;熱脫附法則是通過恒定的升溫速率下H脫附速率對不同陷阱的敏感性差異,來獲得不同陷阱中的H濃度以及H與陷阱的相互作用。這幾種檢測技術(shù)的空間分辨率... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

捕獲在不同類型缺陷處的氫

Wang[12]采用SKPFM表征了充氫后鋼表面的電勢變化，發(fā)現(xiàn)H在馬氏體時(shí)效鋼的奧氏體相中富集，且引起了電位變化。對含裂紋試樣充氫，發(fā)現(xiàn)H富集在裂紋尖端，即使在充氫剛停止的一段時(shí)間內(nèi)，H原子也不斷地向裂尖處富集，導(dǎo)致裂尖電位由504 m V升高至522 mV，之后隨著時(shí)間延長，H原子擴(kuò)散離開裂紋尖端，電位又逐步恢復(fù)，如圖3所示。Ma等[13]采用單面充氫，用SKPFM研究了H在Ni中的擴(kuò)散，發(fā)現(xiàn)H能夠沿Σ3孿晶界快速擴(kuò)散，而隨機(jī)晶界上H的擴(kuò)散則不明顯。Hua等[14-16]發(fā)現(xiàn)奧氏體不銹鋼中的孿晶界為H提供了快速擴(kuò)散的通道，并且發(fā)現(xiàn)在馬氏體形成之后，H在與馬氏體相鄰的奧氏體中富集，與馬氏體相鄰的奧氏體中的H濃度先增大，然后隨著H擴(kuò)散到奧氏體晶粒內(nèi)部而減小。此外，研究還發(fā)現(xiàn)H的擴(kuò)散率取決于晶體取向，(001)和(101)晶粒中H的擴(kuò)散比(111)快。Tohme等[17]利用SKPFM研究了在預(yù)充氫的雙相鋼樣品上覆蓋一層Pd，發(fā)現(xiàn)H可通過Pd層擴(kuò)散出來，引起電位變化。實(shí)驗(yàn)表明，只有覆蓋在鐵素體相上的Pd層才有大量的H逸出，而嵌入在奧氏體中的小晶粒鐵素體上幾乎沒有H逸出，這是由于周圍的奧氏體阻礙了H擴(kuò)散。

Yoshioka等[43]采用HMT研究了γ-TiAl中的疲勞裂紋，觀察到H富集在裂紋尖端，如圖6a所示。Yoshioka的研究不僅證明了H會加速疲勞裂紋擴(kuò)展，同時(shí)還采用電子束三維形狀測量設(shè)備（類似AFM）給出了Ag顆粒的三維形貌，圖6b[43]所示，以此計(jì)算了Ag顆粒的體積，折算出H的濃度。這種定量計(jì)算比前面采用面積比的方法似乎更準(zhǔn)確些。Matsunaga和Noda[44]也利用HMT觀察到304不銹鋼疲勞裂紋附近有Ag顆粒的富集，證明了疲勞滑移帶是H的優(yōu)先擴(kuò)散通道。Itoh等[45]比較了無變形和經(jīng)過塑性變形后，Ni3Al和Ni兩種材料單面氣相充氫后的Ag顆粒聚集，發(fā)現(xiàn)H被位錯(cuò)吸附，并隨位錯(cuò)滑移而移動。圖6 裂尖附近Ag沉淀的三維形貌[43]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]銅鉛合金的掃描開爾文探針顯微鏡研究[J]. 周強(qiáng),謝中,王祝盈,陳小林,王巖國.  電子顯微學(xué)報(bào). 2006(04)



本文編號：3452148