钛合金涡轮叶片的元素成分分析
在航空航天工业及相关材料研究中，微区分析对其先进技术产品的研究发挥着重要作用，因为这些产品必须满足更高的性能和耐用性。
本文展示了对钛合金喷气发动机涡轮叶片的EDS-WDS联用微区分析结果。EDS的局域元素分析及元素面分布图（图2）简便快捷。面分布图显示了微米级的富Ti-Al晶粒和由富Mo-Zr合金组成的晶间析出相。由于这些晶间相直径较小（约为100纳米），因此需要采用低电压进行元素分析。
在布鲁克 ESPRIT 软件中，EDS的谱峰解卷积功能基于X射线线系的最小二乘法拟合，可实现大多数元素的识别与定量分析（图3）。然而，当需要对存在严重EDS峰重叠的元素（例如Zr L线与Pt M线、Mo L线与S K线或Pb M线）进行可靠的元素表征时，WDS是唯一能够确认这些元素是否存在的分析技术。
QUANTAX WDS 实现了显著更高的能量分辨率和能量范围扫描，这对于确认Zr的存在并排除晶粒和晶间相中Pt的可能性是必需的（图4）。QUANTAX WDS 进一步证实了晶间相中存在Mo且不含任何S或Pb，并且能够检测到含量仅为几百ppm的痕量Si元素，而该元素在EDS数据中由于被Zr-Ll线掩盖而无法识别。
图1：航空发动机涡轮。所用材料必须在韧性和耐用性方面满足最高要求。
图2：元素分布叠加图，显示EDS检测到的主要元素。富Ti-Al晶粒被富Mo-Zr晶间相所包围，且晶界相直径非常小。
图3a和3b：在5 kV下采集的晶粒（左）与晶间相（右）的可视化解卷积EDS谱图。谱峰剥离结果提示Zr和Mo的存在，然而，由于在这些X射线低能量端存在严重峰重叠，无法排除微量Pt、S或Pb信号存在的可能性。
图4a和4b：WDS作为互补技术，可靠地确认了晶粒内的Zr以及晶间相的Zr-Mo的存在，同时排除了Pt、S或Pb的可能性。此外，WDS还能够检测并定量分析极微量的Si元素。
Sample courtesy of Michael Ude, University of Jena, Germany