主要介紹了幾種目前應用比較廣泛的氫分布檢測技術的原理及其在氫滲透和氫脆研究中的應用,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）、二次離子質譜法（Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS）和氫微印技術（Hydrogen microprintingtechnique,HMT）,以及可用來檢測氫濃度的熱脫附質譜技術（Thermaldesorptionspectrometry,TDS）等�？偨Y了幾種檢測技術的原理和特點,并簡要介紹了它們在與H有關領域里的典型應用。其中,APT和SIMS是利用質譜法直接檢測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,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。這幾種檢測技術的空間分辨率... 

【文章來源】：表面技術. 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間內，H原子也不斷地向裂尖處富集，導致裂尖電位由504 m V升高至522 mV，之后隨著時間延長，H原子擴散離開裂紋尖端，電位又逐步恢復，如圖3所示。Ma等[13]采用單面充氫，用SKPFM研究了H在Ni中的擴散，發(fā)現(xiàn)H能夠沿Σ3孿晶界快速擴散，而隨機晶界上H的擴散則不明顯。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擴散到奧氏體晶粒內部而減小。此外，研究還發(fā)現(xiàn)H的擴散率取決于晶體取向，(001)和(101)晶粒中H的擴散比(111)快。Tohme等[17]利用SKPFM研究了在預充氫的雙相鋼樣品上覆蓋一層Pd，發(fā)現(xiàn)H可通過Pd層擴散出來，引起電位變化。實驗表明，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會加速疲勞裂紋擴展，同時還采用電子束三維形狀測量設備（類似AFM）給出了Ag顆粒的三維形貌，圖6b[43]所示，以此計算了Ag顆粒的體積，折算出H的濃度。這種定量計算比前面采用面積比的方法似乎更準確些。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)先擴散通道。Itoh等[45]比較了無變形和經過塑性變形后，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被位錯吸附，并隨位錯滑移而移動。圖6 裂尖附近Ag沉淀的三維形貌[43]

【參考文獻】：
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,謝中,王祝盈,陳小林,王巖國.  電子顯微學報. 2006(04)



本文編號：3452148