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12月19日-22日，大灣區(qū)顯微科學(xué)與技術(shù)聯(lián)盟2024冬季論壇在松山湖材料實(shí)驗(yàn)室舉行，一百余位業(yè)內(nèi)權(quán)威專家齊聚，共同探討了近使役條件下材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。會(huì)上，大灣區(qū)顯微科學(xué)與技術(shù)研究中心最新引入的國(guó)儀量子SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)受到了廣泛關(guān)注。

大灣區(qū)顯微科學(xué)與技術(shù)聯(lián)盟2024冬季論壇會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

與會(huì)嘉賓參觀SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)（后排參觀嘉賓從左至右分別為：朱敏潔、馬秀良、張澤、陳立東、吳波、楊立新）

高溫合金、耐熱鈦合金等先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料對(duì)高效能源轉(zhuǎn)化裝置的發(fā)展具有決定性作用，是影響國(guó)防安全與高端制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性關(guān)鍵材料。對(duì)這類先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的研究而言，傳統(tǒng)的力學(xué)性能測(cè)試與顯微結(jié)構(gòu)分析往往是分開進(jìn)行的，這讓我們難以真實(shí)了解材料在實(shí)際服役條件下的行為規(guī)律。

為了解決在使役條件下對(duì)材料性能與顯微結(jié)構(gòu)間關(guān)系的研究難題，國(guó)儀量子基于自主研制的超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡SEM5000X，結(jié)合祺躍科技的原位蠕變測(cè)試系統(tǒng)，打造了國(guó)內(nèi)首套全國(guó)產(chǎn)的蠕變電鏡系統(tǒng)。

那么，蠕變電鏡究竟是一套什么樣的系統(tǒng)？能為材料科學(xué)研究帶來(lái)哪些創(chuàng)新呢？

什么是蠕變電鏡？

國(guó)儀量子電鏡解決方案部經(jīng)理鄭健萍介紹，SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)不僅是臺(tái)高分辨的電鏡，還是一套先進(jìn)的材料研究平臺(tái)。它通過(guò)“空間換時(shí)間”的方法，將傳統(tǒng)固定在電鏡內(nèi)部的原位儀器革新到電鏡腔體之外，從而滿足上百小時(shí)、甚至上千小時(shí)的材料性能與微觀結(jié)構(gòu)的同步實(shí)時(shí)表征。

SEM5000X蠕變電鏡性能如何？

這套蠕變電鏡系統(tǒng)性能卓越，SEM5000X實(shí)現(xiàn)了0.6 nm@15 kV和1.0 nm@1 kV的超高分辨率成像。當(dāng)配合蠕變系統(tǒng)后，它能8×10-4Pa真空度下，連續(xù)100個(gè)小時(shí)，對(duì)材料施加最大4000N的力、最高1200℃的溫度耦合加載，實(shí)時(shí)觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)變化。

能用于哪些研究？

目前，SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)室溫條件下的拉伸、壓縮、三點(diǎn)彎曲，以及高溫下的拉伸、蠕變等試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，也可以結(jié)合EBSD探測(cè)器，分析材料在試驗(yàn)過(guò)程中的晶相、物相結(jié)構(gòu)演變。也可以模擬材料在服役過(guò)程中的受力、力熱耦合場(chǎng)景、并可向蠕變腔體通入一定氣氛，模擬材料的服役環(huán)境條件。此外，這套系統(tǒng)還可以升級(jí)加配疲勞測(cè)試系統(tǒng)、低溫測(cè)試系統(tǒng)、電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)等，以及離子輻照模塊，滿足用戶多樣化的測(cè)試需求。

SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在納米尺度下，觀察材料在高溫蠕變過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變和環(huán)境損傷情況，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試的完美結(jié)合，整體性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

從高溫合金的蠕變機(jī)理研究到航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件的性能評(píng)估，從先進(jìn)納米材料的結(jié)構(gòu)表征到高端芯片的研發(fā)制造，這套SEM5000X蠕變電鏡系統(tǒng)正在大灣區(qū)顯微科學(xué)與技術(shù)研究中心發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。未來(lái)，它不僅能突破傳統(tǒng)材料測(cè)試的局限，更將為我國(guó)先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的自主創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。