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现代尖端金属越来越多的采用纳米级设计，提高了耐用性、可靠性和成本。即使是传统工艺，现在也需要进行显微镜检查，以确定所得到的材料的元素和结构组成。
尤其是，金属的有效生产需要精确控制夹杂物和沉淀物。根据它们的一致性和分布，这些可能会增加材料强度或成为污染物，从而严重影响质量和使用寿命。这些微观性质可包括：
- 在滚动、退火或热压过程中形成的纳米沉淀物
- 纳米级形态变化（不对位、起始位点开裂）
- 晶粒边界
- 可导致炼钢生产中断的氧化夹杂物
以往，研究人员一直使用光学显微镜来评估夹杂物的大小和数量，但该方法不提供任何元素信息。即使是可确定夹杂物的元素比例的光学发射谱也不能准确表征单个夹杂物的形状和成分。电子显微镜技术已被用于金属分析，其中扫描电子显微镜 (SEM) 能够可视化较大的夹杂氧化物，而在对小于 100 nm 的特征进行研究时，通常需要使用透射电子显微镜 (TEM)。但是，过去的 TEM 分析需要人工颗粒计数和分析，因而每天只能采集到几十个颗粒的数据。
由 PFIB CXe 制成不锈钢医疗设备样品，总尺寸为 55 x 70 μm。红色框指示可使用典型镓 FIB 在相同时间内制备的面积。
赛默飞世尔科技提供一系列电子显微镜解决方案，不仅使金属分析的信息量更丰富，而且速度更快。借助我们独特的自动化功能，能够在一小时内对几百（甚至几千）的沉淀物进行元素和结构组成综述，而人工分析一天只能发现几十种。除了块体的统计信息，还可以非常详细地看到单独的沉淀物，从而能够对金属进行多尺度概述。
我们可靠的自动化仪器可执行多种关键任务，包括：
- 纳米颗粒计数，特别适用于轻量化为首要任务的钢和铝生产
- 利用能量色散 X 射线光谱 (EDS) 映射实现高通量化学分析
- 利用扫描电子显微镜 (SEM) 通过 ChemiSEM 技术即时显示样品之间表面的成分梯度
- 利用等离子聚焦离子束 (PFIB) 铣削快速制备大面积透射电子显微镜 样品或 3D 体积
由 400 个切片重建的锆合金样本的电子背散射衍射 (EBSD) 提供的 3D 微观结构信息。样品由曼彻斯特大学提供。
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) HAADF STEM 图像，b) 锌 EDS 图谱，c) 锌颗粒分割。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) 镁颗粒分割，b) 锌颗粒分割，c) 同位置镁和锌化合物显示橙色。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) HAADF STEM 图像，b) 镁和锌化合物的相应 APW 颗粒图谱。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
高强度低合金钢碳复型的 Talos F200X S/TEM 分析。HAADF STEM 图像在暗背景上将沉淀物和晶粒边界显示为较浅颜色。样品由 OCAS 提供。
Talos F200X S/TEM 通过高强度低合金钢碳复型的自动化颗粒工作流程进行分析。分割颗粒图谱的放大区域显示钛为金色，铌为粉红色，两者重叠处为橙色。样品由 OCAS 提供。
Talos F200X S/TEM 通过高强度低合金钢碳复型的自动化颗粒工作流程进行分析。图表显示复合颗粒 (TiN + NbC) 的粒径分布，分割颗粒图谱显示钛为金色，铌为粉红色，两者重叠处为橙色。样品由 OCAS 提供。
对增材制造的 17-4 PH 不锈钢进行 Talos F200X S/TEM 分析，结果显示：a) TEM 片晶中沉淀物的 HAADF STEM 图像，以及 b) 复合沉淀物的手动 EDS 映射，其中心含有大部分 MnSi 氧化物，外围含有 Cu 和 NbN 沉淀物。样品由康涅狄格大学提供。
高分辨率 APW 分析显示硅（绿色）和铌（红色）的 EDS 图谱或硅颗粒的 Avizo 颗粒定量。样品由康涅狄格大学提供
高分辨率 APW 分析显示硅（黄色）和铌（蓝色）的复合沉淀物。样品由康涅狄格大学提供。
使用 Phenom ParticleX Steel 观察锻钢圆筒抛光截面。反向散射成像可显示大 (> 5 μm) 和小 (< 1 μm) 富钛颗粒的空间分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 在 50 mm2 以上的锻钢圆筒抛光截面进行扫描，以表征非金属夹杂物。该三元相图显示该钢合金中硫化钛和氮化钛的大小和成分分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 Axia ChemiSEM 观察锻钢圆筒表面。该区域已进行加工，暴露出大量非金属相。ChemiSEM EDS 映射证实了颗粒富含钛。样品由 GKN Aerospace 提供。
利用 Thermo Scientific Nexsa G2 表面分析系统分析锻钢圆筒表面。光学显微照片显示该热处理样品的一些加工细节。样品由 GKN Aerospace 提供。
通过 XPS 对锻钢圆筒表面进行深度剖析分析。其显示了氧化铬的钝化层以及下方的未氧化钢。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。Avizo2D 软件对三个不同区域的粒径进行了表征：基底金属区、热影响区和焊接区。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。反向散射电子图像显示存在明亮相颗粒，其平均原子量高于基底金属。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。在基底金属中可突显富含铁的明亮相颗粒。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 对 568 mm2 以上的搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行扫描，以表征比基底金属更亮的颗粒。该 Fe-Mn-Cu 三元相图显示了 65k 个明亮相颗粒的化学分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 对 568 mm2 以上的搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行扫描，以表征比基底金属更亮的颗粒。该颗粒表显示了 65k 个颗粒中的大部分包含一部分铁、锰和铜。样品由 GKN Aerospace 提供。
用聚焦离子束制备的金属横截面的 STEM 图像，清楚地揭示了沉淀（左框）和错位（右框）。图像宽度约 10 μm。
采用 PFIB 铣削制成不锈钢医疗器械样品，总尺寸为 55 x 70 mm。过夜元素 EDS 分析（蓝色，左 = 铬；绿色，中间 = 镍；黄色，右 = 铜）显示整个样品中存在大量铜沉淀物。
通过 APW 对氮化钛纳米颗粒进行表征的镍基高温合金样品。
通过 APW 定量的高强度低合金钢沉淀物的碳复型。
AlMgSi 合金中沉淀物的 3D EDS TEM 断层扫描。
在增材制造的不锈钢中显示复合物特征的高分辨率 APW。
Maps and Avizo2D recordings (left and right) running side by side during an acquisition.
网络讲座
网络讲座：通过自动化 TEM 表征纳米颗粒。
网络讲座：航空航天和国防工业相关显微镜
技术文件
TEM 文章
Ti\\Al 系统中 Ti3Al 定向沉淀的纳米级起源
Hao Wu, Guohua Fan, Lin Geng, Xiping Cui, Meng Huang
热处理对增材制造和锻造 17-4PH 不锈钢显微结构演变的影响
Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
H 相沉淀物的相干应变及其对镍钛铪形状记忆合金功能特性的影响
Behnam Amin-Ahmadi,⁎, Joseph G. Pauza, Ali Shamimi, Tom W. Duerig, Ronald D. Noebe, Aaron P. Stebner
激光扫描长度对增材制造的 17-4PH 不锈钢薄壁零件显微结构的影响
Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
选择性激光熔化技术生产的 17-4PH 不锈钢零件中的非金属夹杂物
Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
SDB 文库网络讲座来源（仅供参考）
Joachim Mayer, RWTH Aachen
“滚动接触疲劳下 SAE 52100 轴承钢中白蚀区的形成 - 扩散氢的影响”
M. Oezel, A. Schwedt, T. Janitzky, R. Kelley, C.Bouchet-Marquis, L. Pullan, C. Broeckmann, J. Mayer
Wear, Volumes 414-415, November 2018, Pages 352-365.
Philip Withers, University of Manchester
“工业齿轮油：摩擦学性能和次表面变化”
Aduragbemi Adebogun, Robert Hudson, Angela Breakspear, Chris Warrens, Ali Gholinia, Allan Matthews, Philip Withers Tribology Letters (2018) 66:65.
Jun Tan, Shenyang National Laboratory for Materials Science
“通过与高分辨率 TEM 相关的双束 FIB/SEM 系统了解碳素钢的大气腐蚀”
Corrosion Science 152 (2019) 226–233.
Yu-Lung Chiu, University of Birmingham
“焊接涡轮盘高温合金的微拉伸强度”
K.M.Oluwasegun, C. Cooper, Y. L. Chiu, I.P. Jones, H. Y. Li, G. Baxter
Materials Science & Engineering A 596 (2014) 229–235.
Chris Pistorius, Carnegie Mellon University
“等离子体 FIB 在钢中单氧化物夹杂物分析中的应用”
D. Kumar, N.T.Nuhfer, M.E.Ferreira and P.C.Pistorius
Metallurgical and Materials Transactions B, Volume 50B, June 2019, Pages 1124-1127.
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) HAADF STEM 图像，b) 锌 EDS 图谱，c) 锌颗粒分割。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) 镁颗粒分割，b) 锌颗粒分割，c) 同位置镁和锌化合物显示橙色。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
铝 7075 航空航天合金的 Talos F200X S/TEM 分析显示：a) HAADF STEM 图像，b) 镁和锌化合物的相应 APW 颗粒图谱。样品由曼彻斯特大学和特伦托大学提供。
高强度低合金钢碳复型的 Talos F200X S/TEM 分析。HAADF STEM 图像在暗背景上将沉淀物和晶粒边界显示为较浅颜色。样品由 OCAS 提供。
Talos F200X S/TEM 通过高强度低合金钢碳复型的自动化颗粒工作流程进行分析。分割颗粒图谱的放大区域显示钛为金色，铌为粉红色，两者重叠处为橙色。样品由 OCAS 提供。
Talos F200X S/TEM 通过高强度低合金钢碳复型的自动化颗粒工作流程进行分析。图表显示复合颗粒 (TiN + NbC) 的粒径分布，分割颗粒图谱显示钛为金色，铌为粉红色，两者重叠处为橙色。样品由 OCAS 提供。
对增材制造的 17-4 PH 不锈钢进行 Talos F200X S/TEM 分析，结果显示：a) TEM 片晶中沉淀物的 HAADF STEM 图像，以及 b) 复合沉淀物的手动 EDS 映射，其中心含有大部分 MnSi 氧化物，外围含有 Cu 和 NbN 沉淀物。样品由康涅狄格大学提供。
高分辨率 APW 分析显示硅（绿色）和铌（红色）的 EDS 图谱或硅颗粒的 Avizo 颗粒定量。样品由康涅狄格大学提供
高分辨率 APW 分析显示硅（黄色）和铌（蓝色）的复合沉淀物。样品由康涅狄格大学提供。
使用 Phenom ParticleX Steel 观察锻钢圆筒抛光截面。反向散射成像可显示大 (> 5 μm) 和小 (< 1 μm) 富钛颗粒的空间分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 在 50 mm2 以上的锻钢圆筒抛光截面进行扫描，以表征非金属夹杂物。该三元相图显示该钢合金中硫化钛和氮化钛的大小和成分分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 Axia ChemiSEM 观察锻钢圆筒表面。该区域已进行加工，暴露出大量非金属相。ChemiSEM EDS 映射证实了颗粒富含钛。样品由 GKN Aerospace 提供。
利用 Thermo Scientific Nexsa G2 表面分析系统分析锻钢圆筒表面。光学显微照片显示该热处理样品的一些加工细节。样品由 GKN Aerospace 提供。
通过 XPS 对锻钢圆筒表面进行深度剖析分析。其显示了氧化铬的钝化层以及下方的未氧化钢。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。Avizo2D 软件对三个不同区域的粒径进行了表征：基底金属区、热影响区和焊接区。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。反向散射电子图像显示存在明亮相颗粒，其平均原子量高于基底金属。样品由 GKN Aerospace 提供。
用 Axia ChemiSEM 对搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行刻蚀研究。在基底金属中可突显富含铁的明亮相颗粒。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 对 568 mm2 以上的搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行扫描，以表征比基底金属更亮的颗粒。该 Fe-Mn-Cu 三元相图显示了 65k 个明亮相颗粒的化学分布。样品由 GKN Aerospace 提供。
使用 ParticleX Steel 对 568 mm2 以上的搅拌摩擦焊接航空航天铝合金进行扫描，以表征比基底金属更亮的颗粒。该颗粒表显示了 65k 个颗粒中的大部分包含一部分铁、锰和铜。样品由 GKN Aerospace 提供。
用聚焦离子束制备的金属横截面的 STEM 图像，清楚地揭示了沉淀（左框）和错位（右框）。图像宽度约 10 μm。
采用 PFIB 铣削制成不锈钢医疗器械样品，总尺寸为 55 x 70 mm。过夜元素 EDS 分析（蓝色，左 = 铬；绿色，中间 = 镍；黄色，右 = 铜）显示整个样品中存在大量铜沉淀物。
通过 APW 对氮化钛纳米颗粒进行表征的镍基高温合金样品。
通过 APW 定量的高强度低合金钢沉淀物的碳复型。
AlMgSi 合金中沉淀物的 3D EDS TEM 断层扫描。
在增材制造的不锈钢中显示复合物特征的高分辨率 APW。
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网络讲座
网络讲座：通过自动化 TEM 表征纳米颗粒。
网络讲座：航空航天和国防工业相关显微镜
技术文件
TEM 文章
Ti\\Al 系统中 Ti3Al 定向沉淀的纳米级起源
Hao Wu, Guohua Fan, Lin Geng, Xiping Cui, Meng Huang
热处理对增材制造和锻造 17-4PH 不锈钢显微结构演变的影响
Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
H 相沉淀物的相干应变及其对镍钛铪形状记忆合金功能特性的影响
Behnam Amin-Ahmadi,⁎, Joseph G. Pauza, Ali Shamimi, Tom W. Duerig, Ronald D. Noebe, Aaron P. Stebner
激光扫描长度对增材制造的 17-4PH 不锈钢薄壁零件显微结构的影响
Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
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Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow
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M. Oezel, A. Schwedt, T. Janitzky, R. Kelley, C.Bouchet-Marquis, L. Pullan, C. Broeckmann, J. Mayer
Wear, Volumes 414-415, November 2018, Pages 352-365.
Philip Withers, University of Manchester
“工业齿轮油：摩擦学性能和次表面变化”
Aduragbemi Adebogun, Robert Hudson, Angela Breakspear, Chris Warrens, Ali Gholinia, Allan Matthews, Philip Withers Tribology Letters (2018) 66:65.
Jun Tan, Shenyang National Laboratory for Materials Science
“通过与高分辨率 TEM 相关的双束 FIB/SEM 系统了解碳素钢的大气腐蚀”
Corrosion Science 152 (2019) 226–233.
Yu-Lung Chiu, University of Birmingham
“焊接涡轮盘高温合金的微拉伸强度”
K.M.Oluwasegun, C. Cooper, Y. L. Chiu, I.P. Jones, H. Y. Li, G. Baxter
Materials Science & Engineering A 596 (2014) 229–235.
Chris Pistorius, Carnegie Mellon University
“等离子体 FIB 在钢中单氧化物夹杂物分析中的应用”
D. Kumar, N.T.Nuhfer, M.E.Ferreira and P.C.Pistorius
Metallurgical and Materials Transactions B, Volume 50B, June 2019, Pages 1124-1127.
采用电镜进行过程控制
现代工业需求高通量、质量卓越、通过稳健的工艺控制维持平衡。SEM扫描电镜和TEM透射电镜工具结合专用的自动化软件，为过程监控和改进提供了快速、多尺度的信息。
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