微观结构缺陷扫描检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-18  

微观结构缺陷扫描检测是通过高分辨率成像与分析技术,对材料或组件内部及表面的微小缺陷(如裂纹、孔洞、夹杂、晶界异常等)进行定性与定量表征的专业检测手段,旨在识别潜在失效风险,支撑产品质量控制与研发改进。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

表面裂纹检测:识别材料表面细微裂纹,检测分辨率≤1μm,裂纹长度测量精度5μm,裂纹宽度测量范围0.5μm~100μm。

内部孔洞分析:检测材料内部孔洞的大小、数量及分布,孔洞直径测量范围5μm~500μm,体积分数计算精度2%,孔洞间距统计误差10μm。

夹杂物识别:定性分析材料中夹杂物的类型(如氧化物、硫化物、硅酸盐),并定量测量其尺寸,夹杂物最小检测尺寸≤2μm,类型识别准确率≥90%,面积分数测量精度3%。

晶界异常表征:分析晶界的连续性与形态异常(如晶界迁移、晶粒长大、晶界腐蚀),晶粒尺寸测量范围10μm~1000μm,晶界角度测量精度1,晶界平直度评价误差5%。

分层缺陷检测:检测层状材料(如复合材料、涂层)的分层缺陷,分层厚度测量范围1μm~100μm,分层面积测量精度4%,分层界面清晰度评估准确率≥85%。

微裂纹扩展追踪:监测微小裂纹的扩展过程,裂纹扩展速率测量范围10⁻⁹m/s~10⁻⁶m/s,时间分辨率≤1ms,裂纹尖端应力场分析误差8%。

析出相分布分析:分析材料中析出相(如第二相粒子)的尺寸、分布及数量,析出相最小检测尺寸≤1μm,分布均匀性评价误差5%,数量密度统计精度10%/mm。

表面划痕评估:测量表面划痕的深度、宽度及长度,划痕深度测量范围0.1μm~10μm,宽度测量精度0.5μm,长度测量误差2%。

界面缺陷检测:识别材料界面(如金属-陶瓷、纤维-基体)的缺陷(如脱粘、空隙、界面反应层),界面缺陷最小检测尺寸≤5μm,脱粘面积测量精度4%,界面结合强度间接评估误差10%。

微观孔隙率测定:计算材料的微观孔隙率(体积百分比),孔隙率测量范围0.1%~50%,测量精度0.2%,孔隙尺寸分布分析范围0.1μm~100μm。

晶粒取向分析:检测材料晶粒的取向分布,取向差测量范围0~60,取向精度1,织构强度评价误差5%。

检测范围

金属材料:包括钢材(碳素钢、合金钢)、铝合金(6061、7075)、钛合金(TC4、TA15)等结构材料,用于检测其内部裂纹、夹杂物、晶界异常等缺陷。

陶瓷材料:涵盖结构陶瓷(氧化铝、氮化硅、碳化硅)、功能陶瓷(压电陶瓷、热敏陶瓷)、生物陶瓷(羟基磷灰石),检测孔洞、分层、晶界腐蚀等缺陷。

复合材料:如碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)、芳纶纤维增强复合材料,识别纤维断裂、基体脱粘、界面缺陷等。

半导体材料:包括硅片(Si)、氮化镓(GaN)晶圆、碳化硅(SiC)晶圆、砷化镓(GaAs)晶片,检测表面划痕、内部位错、析出相等缺陷。

涂层材料:如防腐涂层(环氧富锌涂层)、耐磨涂层(碳化钨涂层)、导热涂层(石墨烯涂层),评估涂层与基体的结合情况及涂层内部的孔洞、裂纹。

电子组件:包括集成电路(IC)封装(BGA、QFP)、印刷电路板(PCB)、半导体器件(二极管、三极管),检测solderjoint缺陷(虚焊、桥接)、层间分层、芯片裂纹等。

医疗器械:如植入式金属支架(不锈钢、钛合金)、陶瓷假牙(氧化锆)、手术器械(不锈钢刀片),检测表面裂纹、内部孔隙、晶粒长大等影响安全性的缺陷。

航空航天部件:如发动机叶片(钛合金、高温合金)、机翼结构件(铝合金、复合材料)、航天器外壳(铝合金、钛合金),检测疲劳裂纹、夹杂物、分层等潜在失效缺陷。

汽车零部件:如发动机缸体(铸铁、铝合金)、变速箱齿轮(合金钢)、制动盘(铸铁、复合材料),检测铸造缺陷(气孔、缩松)、热处理裂纹、表面划痕等。

高分子材料:如工程塑料(PA66、POM、PC)、弹性体(橡胶、硅胶)、泡沫材料,检测内部孔洞、晶界异常、相分离等影响机械性能的缺陷。

电池材料:如锂离子电池正极材料(三元材料、磷酸铁锂)、负极材料(石墨、硅碳)、隔膜(聚丙烯、聚乙烯),检测颗粒裂纹、界面脱粘、孔隙分布等缺陷。

检测标准

ASTME2109-15:金属材料表面裂纹的扫描电子显微镜(SEM)检测标准方法。

ISO1463:2017:金属材料微观孔隙率的定量分析标准。

GB/T18254-2016:高碳铬轴承钢显微组织检测标准。

ASTMB276-09(2014):铜合金中夹杂物的检测与分级标准。

ISO22476-2:2007:土工合成材料第2部分:微观结构缺陷的扫描电子显微镜分析。

GB/T3098.1-2010:紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱第1部分:碳钢和合金钢(涉及微观缺陷对性能的影响)。

ASTME1558-13:材料超微结构分析的透射电子显微镜(TEM)使用指南。

ISO643:2019:金属材料金相试样的制备与显微检查标准。

GB/T226-2015:钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法(补充微观缺陷检测)。

ASTMD7707-12:聚合物材料微观结构缺陷的扫描电子显微镜检测标准。

GB/T16594-2008:金属材料平均晶粒度测定方法(涉及晶界异常表征)。

ISO1352:2011:陶瓷材料微观结构缺陷的定量分析标准。

检测仪器

扫描电子显微镜(SEM):高分辨率成像仪器,通过电子束与材料相互作用产生的二次电子、背散射电子等信号成像,用于观察材料表面及内部微观结构,可检测裂纹、夹杂物、晶界异常等缺陷,分辨率≤1nm,放大倍数范围10~1,000,000。

透射电子显微镜(TEM):利用透射电子束成像的超微结构分析仪器,可观察材料的晶体结构、位错、析出相等缺陷,分辨率≤0.1nm,放大倍数范围100~5,000,000,支持选区电子衍射(SAED)分析。

聚焦离子束显微镜(FIB):集离子束成像与加工于一体的仪器,通过聚焦离子束(Ga⁺)对材料进行刻蚀与沉积,用于制备TEM试样及定位分析微观缺陷(如裂纹尖端、夹杂物),离子束直径≤5nm,加工精度10nm。

激光共聚焦扫描显微镜(LSCM):采用激光作为光源,通过共聚焦技术实现三维成像的显微镜,可检测材料表面及亚表面的缺陷(如划痕、孔洞、分层),纵向分辨率≤0.1μm,横向分辨率≤0.2μm,支持3D重构。

原子力显微镜(AFM):通过探针与材料表面的原子间作用力(范德华力、静电力等)成像的仪器,可检测纳米级缺陷(如表面粗糙度、微小裂纹、析出相),分辨率≤0.1nm(纵向)、≤0.2nm(横向),支持力曲线分析。

显微硬度计:用于测量材料微观区域硬度的仪器,通过金刚石压头(维氏、努氏)在微小载荷下的压痕尺寸计算硬度,可评估缺陷(如裂纹)对硬度分布的影响,载荷范围0.001N~10N,压痕尺寸测量精度0.1μm。

X射线衍射仪(XRD):利用X射线与材料晶体结构的相互作用(衍射)分析的仪器,可检测晶界异常、析出相、晶体取向等缺陷,衍射角范围10~160,分辨率≤0.01,支持全谱拟合(Rietveld)分析。

超声显微镜(SAM):采用高频超声(10MHz~1GHz)作为检测信号的无损检测仪器,通过反射波分析材料内部缺陷(如分层、孔洞、裂纹),检测深度范围0.1mm~100mm,缺陷定位精度0.1mm。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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