钢材上分散层的元素Mapping

得益于对轻元素优异的灵敏度,使用QUANTAX WDS 能够轻松分析工具钢弥散涂层中硼析出相的分布及其组成。

弥散硬化可用于为工业工具和高温材料制造坚硬且耐磨的表面。这种析出强化机制依赖于硼化物等非金属夹杂物,以阻断金属中导致结构弱化的位错。

本案例展示了钢基体 100Cr6 上 Ni-P-B 弥散层 与基体界面的截面。在 5 kV、16 nA 条件下,通过 WDS/EDS 同步采集获得的元素分布图,对弥散层及钢基体接触区域内不同类型的硼析出相进行了表征。结果显示,弥散层中主要析出单一类型的 Ni-B 相;而在靠近界面的钢基体反应层中,则形成了三种不同类型的 Fe-(Ni-, P-) 硼化物。

使用配备 BRML200 分光晶体 的 QUANTAX WDS 对硼元素进行分析,仅需 10 分钟 即可完成 30 × 22 μm 区域(分辨率为·600 × 450 像素)的元素面分布表征。

钢基体(下部)上Ni-P-B弥散层(上部)的元素叠加分布图。样品由HS Mittweida和TU Ilmenau的Nurul Amanina Binti Omar女士提供。
二次电子(SE)图像与WDS硼元素 X 射线强度分布图的叠加图。弥散层和钢基体中的不同硼析出相均以红色显示。
与前图同一视场的单元素分布图,分别为:硼(WDS,左上)、磷(EDS,右上)、铁(EDS,左下)和镍(EDS,右下)。
定量元素分布图,以热度图模式表示各元素的质量分数(wt%)。从左上至右下依次为:硼(WDS)、磷(EDS)、铁(EDS)和镍(EDS)。

EDS与WDS中硼信号的比较

使用SEM-EDS获得的钢界面中硼的单元素分布图。
使用WDS-SEM获得的钢界面中硼的单元素分布图。

得益于其对低能X射线的高灵敏度以及更优的计数统计性能,QUANTAX WDS能够获得分辨率更高的映射图像。本案例中,通过 EDS 与 WDS 同步采集,两幅元素分布图的采集时间均仅需 5 分钟即可完成。

QUANTAX WDS 是一款平行光束波长色散 X 射线能谱仪,专为低能 X 射线的测定而优化。凭借其能够在靠近源或激发源处捕捉 X 射线的掠入射光学系统,并结合针对低能 X 射线优化的高效率多层膜分光晶体元件,QUANTAX WDS 对轻元素的检测灵敏度远高于 EDS。与标准 EDS(60 mm²)相比,在 183 eV(B-Kα)处,QUANTAX WDS 的信号强度约高 80 倍,因此能够实现更快速、更高分辨率的元素面分布分析。

自动相识别

QUANTAX WDS 已完全集成于布鲁克 ESPRIT 软件平台,可方便地将 WDS 与 EDS 数据结合,实现同步元素面分布分析和数据处理。对于希望直观区分 SEM 样品中化学组成相近或不同物相的用户,还可在同时包含 WDS 和 EDS 数据的 ESPRIT HyperMap 元素面分布数据上使用 AutoPhase 等扩展功能进行物相识别与可视化。

AutoPhase 基于多组分分析算法,可将元素分布图转换为物相分布图,以直观地显示面分布区域内不同组成的物相。AutoPhase 的另一个优势在于能够确定绘制图像区域中各相的面积分数。AutoPhase 的另一个优势在于,它能统计各物相在面分布区域中的面积占比。

更多资源

根据WDS/EDS X射线强度图计算得出的相分布图。相图图例:Bor1 = Fe 硼化物;Bor2 = 富 P Fe-Ni 硼化物;Bor3 = Ni 硼化物;Bor4 = 贫 P Fe-Ni 硼化物;Disp = Ni-P-B 弥散层;Steel A = 富 Ni 钢区域;Steel B = 原始 100Cr6 钢基体。表格给出了各物相在面分布区域中的面积占比。

SEM元素分析中WDS 的替代分析方案

QUANTAX WDS 已停止销售。不过,我们提供了能够涵盖 WDS 各项优势的替代方案——轻元素检测、峰值解卷积、微量元素检测以及高效的 X 射线谱线分离。

如需进一步了解这些解决方案,请访问我们的“波长色散光谱法WDS的分析替代方案”页面。

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