SEM原位拉伸台主要用于在微观尺度下实时观察材料在力学载荷作用下的动态变形与断裂过程,揭示材料微观结构与性能的关系,优化材料制备工艺,并支持新材料的研究与应用。以下是具体应用方向:
一、揭示材料微观结构与性能的关系
动态观测变形机制
在拉伸、压缩、弯曲等力学测试过程中,实时捕捉材料表面微观结构的变化(如滑移带产生、裂纹萌生与扩展、相变行为等),结合应力-应变曲线,量化微观结构对材料性能的影响。
示例:在金属材料研究中,通过原位观测发现晶界滑移可诱发裂纹分支,从而提升材料韧性;在陶瓷材料中,观察高温下裂纹尖端钝化机制,指导增韧结构设计。
多场耦合测试
集成高温(可达1200℃)、低温(-190℃)或电场、磁场等环境模块,模拟材料在实际服役条件下的行为。
案例:研究航空发动机叶片用高温合金在热循环下的残余应力分布,或电池电极材料在充放电过程中的体积膨胀与裂纹萌生。
二、优化材料制备工艺
实时监控制备过程
观察材料在热处理、烧结、涂层沉积等工艺过程中的形貌变化,找出最佳工艺参数。
示例:在制备高强度铝合金时,通过原位拉伸台发现控制热处理温度可实现强度与韧性的平衡;在复合材料研究中,优化纤维与基体的界面结合强度。
失效分析
结合EBSD(电子背散射衍射)或EDS(能谱分析),定位材料断裂的微观起源(如夹杂物、孔洞、晶界缺陷),为工艺改进提供依据。
三、新材料研究与应用
能源材料开发
研究锂离子电池负极材料在充放电循环中的体积变化,或固态电解质材料的界面稳定性,指导材料设计。
数据支持:在1200℃高温下,通过原位拉伸台实现纳米级分辨的显微成像,揭示高温合金的蠕变机制。
生物医用材料
观察水凝胶、高分子薄膜等生物材料在拉伸过程中的变形行为,评估其生物相容性与力学性能的匹配性。
案例:通过改变材料结构和成分比例,实现高强度、高韧性和高生物相容性的平衡。
纳米材料与涂层
研究纳米颗粒增强复合材料的界面脱粘行为,或硬质涂层在摩擦磨损过程中的抗剥落性能。
技术突破:祺跃科技研发的原位高温拉伸台攻克了二次电子探测器与加热模块的电磁干扰难题,实现1200℃下10nm分辨率的稳定成像。
四、技术优势与典型产品
核心功能
高精度加载:载荷范围10N至5000N,位移精度达纳米级(如100nm),支持恒速或恒力加载模式。
多模态测试:可实现拉伸、压缩、弯曲、剪切、疲劳等多种力学测试,并同步采集SEM图像与力学数据。
环境适应性:集成液氮致冷或电阻加热模块,支持-190℃至1200℃的变温测试。