Функциональные свойства различных металлов и сплавов определяются химическим и/или морфологическим распределением зерен с кристаллографическими элементами в материале. Свойства областей, где зерна соприкасаются (границы зерен) часто определяют образование, эволюцию и стабилизацию (или растворение) зерен, поэтому определение свойств границ зерен является крайне важным аспектом в материаловедении.
Анализ границ зерен в стали
Несмотря на то, что метод фокусированного ионного пучка (ФИП) в прошлом применялся для подготовки образцов перед атомно-зондовой томографией из материалов, в которых имеются границы зерен, стандартные методы заострения ФИП были объединены с lift-out методами использования ФИП.
Материал в форме клина с содержанием границ зерен удаляется из образца, чтобы граница зерен проходила вдоль длинной стороны клина. В боковой проекции это отчетливо видно (показано стрелками в левом верхнем изображении). Небольшие части клина присоединены к нескольким остриям носителей microtip coupon™. Таким способом можно создать несколько образцов с аналогичными границами зерен, каждый из которых будет заострен до необходимого радиуса при помощи кольцевой ФИП-обработки.
Примеры карт атомов углерода из двух разных анализов показаны в правом верхнем изображении. Отображаются только места расположения атомов углерода, для четкости изображения оставшиеся атомы были убраны.
Ликвация по границам зерен в никель-марганецевом сплаве
Добавление марганца значительно повышает термостойкость гальванически нанесенных никелевых пленок, засчет как ликвации на границе зерен, так и формирования частиц второй фазы, которые препятствуют подвижности границ зерен. На изображении ниже показана реконструкция трехмерного изображения из гальванически нанесенного никель-марганцевого сплава отожженного при 600 °C в течение 1 часа, где изображена ликвация углерода на границах зерен и присутствие отложений богатых марганцем.
Данные предоставлены д-ром Эммануэль Маркиз (Dr Emmanuelle Marquis), полученные на атомно-зондовом томографе LEAP в национальной лаборатории Sandia.