Электронная микроскопия

При необходимости рассмотрения деталей структуры за пределами разрешающей способности оптических металломикроскопов (4´10^-4 мм) применяется электронный микроскоп, в котором изображение формируется при помощи потока быстролетящих электронов. Различают косвенные и прямые методы исследования тонких слепков-пленок (реплик), отображающих рельеф травленого шлифа. Исследуя полученную реплику, можно наблюдать детали структуры, минимальный размер которой равен 2–5 нм (20–50 Å)[1].

При прямых методах исследуют тонкие металлические фольги толщиной до 300 нм (3000 Å) на просвет с помощью электронных микроскопов высокого разрешения до 0,3–0,5 нм (3–5 Å) микроскопы ЭВМ – 100.Б и др.

Этот метод дает возможность наблюдать различные несовершенства кристаллического строения: дислокации, дефекты упаковки, скопление вакансий и т.д. [6-8].

Фрактография (изучение изломов)

Изучение излома нередко позволяет судить о причинах разрушения детали (усталостный излом, закалочные трещины, флокены). Зернистый излом характеризует хрупкое разрушение; пластичному (вязкому) разрушению соответствует волокнистый излом [8-10].

Изучая излом, можно выявить зоны, где наиболее неблагоприятно сочетались условия нагружения, что нельзя выявить другими методиками; получить сведения о том, как протекал процесс разрушения. Информация, которую можно получить, применив макроанализ, оказывается очень ограниченной. Поэтому в настоящее время для фрактографии используются различные приборы, вплоть до электронных микроскопов, например РЭМ-200 и др.

Рентгеноструктурный анализ

Для изучения атомно-кристаллической структуры твердых тел широко применяют рентгенографические методы исследования, позволяющие установить связь между химическим составом вещества, его кристаллической структурой и свойствами [7-8, 11-12].

Рентгеноструктурный анализ позволяет определить степень совершенства кристаллов, тип твердых растворов, определять величину микронапряжений. Он дает возможность детально изучать те структурные изменения, которые имеют место в сплавах при термической обработке, пластической деформации, определять концентрации дефектов упаковки, плотность дислокаций и т.п. Разрешающая способность установок очень велика и достигает 10^-4 нм. Кроме изучения структуры рентгеновские методы также применяют для выявления внутренних дефектов металла (трещины, дефекты сварки и т.п.).

Методы изучения механических свойств

К основным механическим свойствам следует отнести прочность, пластичность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор при проектировании обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность машин и конструкций при их минимальном весе.

По показателям прочности, пластичности и так далее осуществляется сравнительная оценка различных металлов и сплавов и контроль их качества при изготовлении изделий.