鋁廣泛應(yīng)用于建筑、包裝、交通運(yùn)輸、電力、航空航天等領(lǐng)域，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和國(guó)防科技工業(yè)發(fā)展*的重要基礎(chǔ)原材料。
“十二五”是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化深入發(fā)展，內(nèi)需進(jìn)一步擴(kuò)大。交通、能源、保障性住房、 城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施和新農(nóng)村建設(shè)等重大工程繼續(xù)實(shí)施，為有鋁工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了更大市場(chǎng)空間。
由于鋁具有儲(chǔ)量大，開(kāi)采冶煉多，密度小，高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗蝕性能，其鑄造性、切削性、加工硬化等手段可以顯著提高鋁合金的強(qiáng)韌性，并使它們具有較高的比強(qiáng)度，因而它們的應(yīng)用極為廣泛，如高鐵、汽車(chē)等交通輕量化用鋁合金，集成電路用電子鋁箔等；鋁工業(yè)十二五規(guī)劃中提出要大力發(fā)展精深加工，以輕質(zhì)、高強(qiáng)、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕為產(chǎn)品發(fā)展方向，發(fā)展高性能鋁合金及其深加工產(chǎn)品和工藝。加快開(kāi)展航空用高抗損傷容限合金、高強(qiáng)度鋁合金品種開(kāi)發(fā)，以及鋁合金薄板、厚板、型材和鍛件的工程化技術(shù)開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足航空及國(guó)防科技工業(yè)對(duì)高性能鋁合金材料的要求。開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道交通用大型型材用鋁合金新材料、具有較好成形性能的汽車(chē)車(chē)身用6016類(lèi)及6022類(lèi)合金，以及液化天然氣船（LNG）用合金板材生產(chǎn)技術(shù)。鼓勵(lì)加工企業(yè)進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈，向鋁部件制造方向發(fā)展，為下游制造業(yè)提供加工部件及服務(wù)。隨著對(duì)鋁材料技術(shù)的要求，各類(lèi)新型鋁合金及其鋁合金制備技術(shù)也在不斷出現(xiàn)，對(duì)鋁合金的分析檢驗(yàn)也提出了新的要求。
在鋁工業(yè)行業(yè)中，對(duì)于顯微鏡及掃描電鏡的應(yīng)用主要分為三個(gè)方面，一是鋁工業(yè)礦產(chǎn)資源勘查、開(kāi)發(fā)與綜合利用方面；二是鋁產(chǎn)品加工過(guò)程中的金相組織檢驗(yàn)及表面形貌觀察；三是鋁產(chǎn)品使用后的失效分析。
下面我將對(duì)顯微鏡及掃描電鏡在這三個(gè)方面的應(yīng)用分別作以闡述：
一、 顯微鏡及掃描電鏡在鋁工業(yè)礦產(chǎn)資源勘探開(kāi)發(fā)綜合利用方面的應(yīng)用
1、 鋁礦產(chǎn)資源勘探開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用
在鋁礦產(chǎn)資源勘探的過(guò)程中開(kāi)展礦床地質(zhì)研究，借助偏光顯微鏡及掃描電子顯微鏡對(duì)巖石組構(gòu)，礦物成分，礦物、巖石和礦石的成因特征等進(jìn)行詳細(xì)的觀察和研究是*的方法手段。對(duì)偏光顯微鏡及掃描電鏡的性能、指標(biāo)、功能都有較高的要求。例如作為研究需要，對(duì)礦物的顯微結(jié)構(gòu)，特別是礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求觀察清晰、光學(xué)參數(shù)測(cè)定準(zhǔn)確性都要求很高。蔡司的偏光顯微鏡結(jié)構(gòu)緊湊、觀察方式齊全、使用方便，非常適合巖、礦石薄片分析領(lǐng)域的研究及檢驗(yàn)使用。為提高巖石、礦石鑒定和研究水平，需要快速、、、的顯微鏡設(shè)備。蔡司的掃描電鏡作為電子光學(xué)的，具有分辨率高，升級(jí)空間大，對(duì)巖石和礦物的表面形貌分析提供了可靠的依據(jù)。
2、 鋁資源開(kāi)發(fā)綜合利用方面----高鋁粉煤灰資源開(kāi)發(fā)
粉煤灰是燃煤電廠(chǎng)排放的主要廢棄物。由于粉煤灰顆粒小，很容易成為塵埃，污染空氣。另一方面，粉煤灰富含氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅和其它多種金屬，具有一定的資源價(jià)值。因此，綜合治理和利用粉煤灰具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保意義。為此，我國(guó)有色金屬工業(yè)十二五規(guī)劃中，提出加強(qiáng)內(nèi)蒙，山西等地區(qū)高鋁粉煤灰資源的開(kāi)發(fā)與利用。
采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡，能譜儀等儀器可以研究粉煤灰在提鋁工藝過(guò)程中的微觀形貌和組成變化，從而指導(dǎo)其應(yīng)采取的提鋁工藝，提高鋁粉煤灰中鋁的提取率。所了解，內(nèi)蒙古地區(qū)在國(guó)家有色金屬“十二五”政策的支持下，設(shè)立專(zhuān)業(yè)的科研平臺(tái)---大唐高鋁煤炭研發(fā)中心，據(jù)悉該中心近期購(gòu)買(mǎi)了多臺(tái)蔡司的光學(xué)顯微鏡來(lái)進(jìn)行粉煤灰的微觀結(jié)構(gòu)研究，響應(yīng)我國(guó)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。
3、 鋁資源綜合利用方面----微細(xì)球形鋁粉
微細(xì)球形鋁粉是國(guó)家科技部重點(diǎn)推行的新產(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于次金屬顏料，耐火材料，機(jī)電，航天等行業(yè)。
對(duì)微細(xì)球形鋁粉產(chǎn)品特性要求為：1、粒度均勻，分布區(qū)間窄，振實(shí)密度高。2、球形度高、雜質(zhì)含量少，活性鋁98%以上。3、外觀呈銀灰色，無(wú)外來(lái)夾雜物和結(jié)團(tuán)。
采用顯微鏡及掃描電鏡可以對(duì)粉末的產(chǎn)品的表面形貌觀察來(lái)判斷粉末的球形度，粒度均勻性，從而判斷產(chǎn)品的優(yōu)良性，針對(duì)優(yōu)良性指導(dǎo)生產(chǎn)工藝，達(dá)到市場(chǎng)上對(duì)微細(xì)球形球形度的要求。
直徑10微米的納米微球形貌
二、鋁產(chǎn)品加工過(guò)程中的金相組織檢驗(yàn)及表面形貌觀察
對(duì)于鋁及鋁合金的分析檢測(cè)zui主要的手段為金相組織檢驗(yàn)及產(chǎn)品表面形貌檢驗(yàn)，國(guó)家500強(qiáng)企業(yè)南山鋁業(yè)，中國(guó)的zui大鋁鎂合金生產(chǎn)基地東北輕合金有限公司，國(guó)內(nèi)鋁合金車(chē)輪行業(yè)*家上市公司保定立中車(chē)輪有限公司，中鋁瑞閩鋁板帶有限公司、廣西南南鋁加工有限公司，魏橋鋁電有限公司都陸續(xù)引進(jìn)了金相顯微鏡及掃描電鏡來(lái)武裝公司對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)的能力。
1、使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn)
鋁及鋁合金金相檢驗(yàn)的重要內(nèi)容是檢驗(yàn)鋁合金在加工過(guò)程中形成的不良組織，如鑄造鋁硅合金中的針狀共晶硅、鑄造鋁合金中的針孔及各類(lèi)宏觀缺陷，加工鋁合金中加工缺陷、鑄造機(jī)形變鋁合金熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)熱過(guò)燒組織等。這些不良組織會(huì)顯著惡化鋁合金的性能，必須通過(guò)金相檢驗(yàn)來(lái)判斷鋁合金制品的質(zhì)量，探討各種缺陷的形成原因，從而改進(jìn)工藝，提高制品的質(zhì)量。因而金相檢驗(yàn)是鋁合金制品質(zhì)量控制的重要手段。
例如鑄造鋁合金中鋁硅合金系列，鋁硅共晶體中的Si一般呈粗大針狀分布，會(huì)降低合金的力學(xué)性能。為此采用變質(zhì)處理來(lái)提高該合金系列的綜合性能，經(jīng)過(guò)良好變質(zhì)處理后，共晶硅得到細(xì)化。
圖1 亞共晶鋁硅合金356-F變質(zhì)處理，兩樣品都用0.5%HF酸侵蝕，100x下觀察。（a）在未經(jīng)變質(zhì)處理的鋁硅共晶合金的枝晶間，硅顆粒呈網(wǎng)狀分布；（b）添加0.025%的Na進(jìn)行變質(zhì)處理后，硅顆粒變得更小而且邊角更圓。
對(duì)于鑄造鋁合金的金相檢驗(yàn)內(nèi)容有：鑄造鋁硅合金的變質(zhì)效果的評(píng)定，鑄造鋁硅合金熱處理過(guò)燒組織的評(píng)定，鑄造鋁銅合金晶粒度的評(píng)定。
對(duì)于變形鋁及鋁合金制品的金相檢驗(yàn)內(nèi)容有：鑄錠的顯微組織檢驗(yàn)、加工制品淬火及退火試樣檢驗(yàn)、高溫氧化、包覆層、銅擴(kuò)散以及晶粒度檢驗(yàn)。以及鋁合金中的各種組成相和金屬間化合物。
蔡司光學(xué)顯微鏡下退火鋁，200x
2、使用掃描電鏡進(jìn)行表面形貌檢驗(yàn)
采用掃描電鏡及能譜儀研究對(duì)鋁材經(jīng)過(guò)一些變形加工工藝處理后的表面形貌檢驗(yàn)，微觀組織結(jié)構(gòu)，尤其是夾雜物、雜質(zhì)相等的存在形態(tài)、組成及其微觀組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，對(duì)于進(jìn)一步闡明鋁材冶金品質(zhì)的改善，對(duì)提高性能，尤其是塑性變形性能的關(guān)鍵性作用，以保證產(chǎn)品的zui終品質(zhì)與性能等都具有重要的意義。如中鋁瑞閩鋁板帶有限公司采用了蔡司的掃描電鏡進(jìn)行了鋁板帶產(chǎn)品的微觀組織構(gòu)分析，改進(jìn)了加工工藝，從而提高了鋁板帶產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能。
三、鋁產(chǎn)品的失效分析
采用掃描電鏡及能譜儀可以對(duì)有色金屬板材進(jìn)行失效分析，包括斷口分析，腐蝕分析等。如采用掃描電鏡及能譜儀對(duì)防銹鋁板表面發(fā)生大面積腐蝕進(jìn)行分析，得出分析結(jié)果證明，5052鋁板縫隙腐蝕是導(dǎo)致防銹鋁板表面發(fā)生失效的主要原因；對(duì)飛機(jī)的鋁合金零件在熱帶海洋氣候環(huán)境服役條件下所發(fā)生的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。通過(guò)鋁合金零件發(fā)生腐蝕的微觀形貌和腐蝕產(chǎn)物成分等的分析，結(jié)合飛機(jī)所處環(huán)境條件，給出了鋁合金零件的腐蝕類(lèi)型和發(fā)生剝蝕的過(guò)程及原因，并分析了其發(fā)生剝蝕的機(jī)理等。
