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Phenom SEM을 이용한 합금 검사

Thermo Fisher의 'Phenom SEM을 이용한 합금 검사'를 이용한 응용자료는 (주)한국아이티에스에서 제공하였으며 주요 내용은 다음과 같다.

많은 엔지니어링 재료의 특성은 대부분 금속 성분의 조합과 핵심적인 미세 구조의 형태와 분포에 의해 지배된다. 보통 이러한 특징은 기존의 광학 현미경으로 관찰할 수 있지만, 더 높은 배율 및 세부적인 3D 정보가 필요한 경우 주사 전자 현미경(SEM)이 가장 적합하다.

Phenom™(8nm)은 광학 현미경의 해상도를 능가하는 탁상용 SEM을 사용하여 일반적인 SEM을 조작하는 어려움, 이에 소요되는 비용, 시간적인 지연 등의 난제를 해소한다.
통상적인 엔지니어링 합금(예: Al, Ti, Fe 및 Ni)의 정기적인 야금 분석, 품질 관리, 불량 분석 및 연구 조사와 같은 영역에서 Phenom SEM으로 매우 신속한 검사를 수행할 수 있다.
금속 조직학은 합금의 자체 속성과 성능을 가공하고 그 자체의 조성을 연결하는 합금의 정보를 제공한다. 예를 들어, 티타늄 합금에서 항복 강도는 α-laths의 두께와 관련이 있는 것으로 나타났다. [1]α-laths의 정확한 측정은 합금 특성을 예측할 수 있는 새로운 모델에 투입할 때 중요하다. 그림 1은 β-ribs 처리된 Ti-6-4의 laths 사이에 있는 β-ribs(밝은 상)뿐만 아니라 α-laths(어두운 상)를 보여준다.


이미 확립된 측정 기술을 사용하여 약 50 - 100nm의 불확실성을 가진 이 laths 평균 두께를 계산할 수 있는데, 이는 기존의 광학 현미경(즉, 200nm) [2]에 의해 제공되는 해상도 한계보다 작다. 종종 티타늄 합금에서, 그림 2에 도시 된 바와 같이 서브 마이크론 크기의 α-laths(예를 들어, 2차 α)의 형성을 초래할 두 번째 핵 생성 현상이 발생한다. 이 특성은 종종 합금을 강화시킬 수 있다. 이러한 현상이 존재한다는 것을 안다고 하더라도, 광학 현미경을 사용하여 이러한 미세한 형상을 이미지화하는 것은 매우 어려운 일이다. 그러나, 이러한 현상들은 Phenom SEM을 사용할 때 쉽게 관찰할 수 있다.



주조 알루미늄 합금의 추가적인 미세 구조 관측은 그림 3과 그림 4로 확인할 수 있다. 금속 간 상(밝은 상)의 분포와 크기, 수축 다공성
은 합금 특성에 영향을 미친다. 그림 3은 Phenom의 중요한 특징을 보여주고 있다. - 이미지의 콘트라스트 변화로 나타나는 미세 구조 내의 위상 분포에 대한 정보를 수집하는 동시에 고유한 초점 거리에 의한 토폴로지 정보(예: 수축 다공성의 세부 정보)를 수집할 수 있어 이미지를 정확하게 구별하고 선명한 이미지를 얻을 수 있다.



그림 5와 그림 6에 표시된 Ni 기반의 초합금은 "엔지니어링 된" 합금의 훌륭한 예이며 현재의 최첨단 합금은 수십 년에 걸친 개발의 산물이다. 무질서한 감마 Matrix와 질서 있게 배열된 감마 Prime으로 구성된 이 합금은 강도와 크리프 저항의 매우 매력적인 조합을 보여주며, 가스 터빈 엔진(제트 엔진)의 특정 영역에서 선택되는 중요한 재료로 사용할 수 있다. 감마 Prime은 일반적으로 Al이 풍부하여 그림 6과 같이 BSE 모드에서 더 어두워진다.



상기와 같이 Ni 기반의 초합금과 Al 합금 등의 Phenom SEM 이미지를 통하여 야금 분석, 품질 관리, 불량 분석 및 연구 조사에 활용할 수 있다.

Thermo Fisher의 'Phenom SEM을 이용한 합금 검사'에 대한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 (주)한국아이티에스를 통하여 확인할 수 있다.

Reference(참고문헌): Phenom Application Note.
                               [1] G. Lutjering, Mater. Sci. Eng. A 243 (1998) 32-45.
[2] J. Tiley, et al., Mater. Sci. Eng. A 372 (2004) 191-198.
Data Services(자료제공): Korea I.T.S
The Person in Charge(담당자): Wonhak Lee
Maker(제조사): Thermo Fisher
e-mail: kits@koreaits.com
Country of Origin(원산지): NetherlandS
Model Name(모델명): Phenom DesktopSEM



<이 기사는 사이언스21 매거진 2019년 9월호에 게재 되었습니다.>

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