《材料失效分析》.docx
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《材料失效分析》
《材料失效分析》
材料失效分析
概论
随着现代科学技术的飞跃发展，失效分析已经成为一门综合性学科，在工程上正得到日益广泛的应用和普遍的重视。
为了提高机械产品质量及使用寿命，国内外对机械构件的失效（断裂）现象进行了大量的分析和研究，日益完善了失效分析技术及其基本理论。
应用失效分析技术——可以指导机械产品规划、设计、选材、加工、检验及质量管理等方面工作;同时失效分析技术又是制定技术规范、科学发展规划、法律仲裁等的重要依据之一。
大力开展失效分析研究，无论对工业、民生、科技发展，都具有极其重要的作用。
一、失效的概念
所谓失效——主要指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成指定的功能。
亦可称为故障或事故。
一个机械零部件被认为是失效，应根据是否具有以下三个条件中的一个为判据:
（1）零件完全破坏，不能工作;
（2）严重损伤，继续工作不安全;
（3）虽能暂时安全工作，但已不能满意完成指定任务。
上述情况的任何一种发生，都认为零件已经失效。
二、失效的形式
机械零部件最常见的失效形式有以下几种:
1（断裂失效:
通常包括塑性（韧性）断裂失效;低应力脆性断裂失效;疲劳断裂失效;蠕变断裂失效;应力腐蚀断裂失效。
2（表面损伤失效:
通常包括磨损失效;腐蚀失效;表面疲劳失效
3（变形失效:
包括塑性变形失效;弹性变形失效同一种零件可有几种不同失效形式。
例如，轴的失效，可以是疲劳断裂，也可以是过量弹性变形（弹性失稳）。
究竟以什么形式失效，决定于具体条件下，零件的哪种抗力最低。
因此，一个零件失效，总是由一种形式起主导作用，很少以两种形式主导失效的。
但它们可以组合为更复杂的失效形式，例如腐蚀磨损、腐蚀疲劳等。
三、失效分析
失效分析是指分析研究机械构件的断裂，表面损伤及变形等失效现象的特征
1
及规律，并从中找出产生失效主要原因的一门新的学科或分析技术。
也称之为故障分析或事故分析等。
失效分析是门多学科的边缘科学，它不仅包括断口学及材料学，而且它还与力学、化学、腐蚀科学、摩擦学、工艺学及设计基础等学科有关。
只掌握一门学科是不行的。
失效分析在整个机械产品制造过程中占据重要地位，失效分析对改进产品设计、选材等提供依据，并可防止或减少断裂事故的发生;通过失效分析还可预测可靠性，特别是利用"失效树"来预测系统的安全可靠性更为有力。
所谓"失效树"是指由各种可能引起系统失效的事件和连接这些事件的逻辑门组成的图形，并显示出它们相互之间的关系。
失效分析可以提高机械产品的信誉，并能起到技术反馈作用，明显提高经济效益。
失效—?
断裂
第一章金属断裂的基本概念
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1-1断裂和断口
金属的完全破断称为断裂
断裂后的自然表面称为断口。
断裂一般发生在材料性能最弱的部位或零件中应力最大的部位。
断裂（形态）分类:
在国内外，对断裂分类的方法，目前仍很不统一，各自按具体的需要和研究的方便进行分类，下面介绍几种常用的断裂分类方法，这些分类方法是相辅相成的。
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1-2按断裂性质分类——韧性断裂和脆性断裂根据材料或构件（金属）完全断裂前所产生的宏观塑性变形量的大小:
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显著——韧性
?
几乎不产生或很小——脆性
例:
规定光滑拉伸试样φ,5%为脆性断裂
上述分法，只具有相对意义，例如:
同一种材料，应力、温度等条件改变，其变
2
形量也可能发生显著变化。
另外也可能出现韧性与脆性的混合断裂，例如金属光滑圆棒拉伸试样，φ大约在5~10%的范围内所形成断口，基本上属于这类断口。
一、韧性（延性、塑性）断裂:
（工作应力）,,原子平面滑移——位错沿滑s,
移系运动在材料内部夹杂物，析出相，晶界或其他塑性变形不连续处发生位错塞积，产生应力集中，进而开始形成显微孔洞（图P4），进而长大，串联—?
一条可见的宏观裂纹缩颈—?
破断。
基本特征:
1、断口上形成很多酒杯状微孔坑，称韧窝，故韧性断口又称为"韧窝断口";
2、断口外貌呈杯锥状，杯锥底垂直于主应力;锥面平行于最大切应力，与主应力成45?
3、断口表面呈纤维状，颜色灰暗。
二、脆性断裂
基本特征:
1、通常,<"低应力脆断";,s
2、材料或构件内存在宏观裂纹作为"源"，肉眼0.1mm~1cm（工艺、设计、疲劳或应力腐蚀等引起）难免;
3、中、低强度钢的脆断事故，一般发生在较低温度，10~15?
以下。
高强度钢无明显温度效应。
4、断口平齐、光亮且与正应力垂直。
断口上常有人字纹或放射花样。
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1-3按裂纹扩展路径分类——穿晶断裂和晶间断裂
多晶金属的断裂路径。
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1-4按断裂机制分类——解理断裂和剪切断裂一、解理断裂
材料因受拉应力以致晶体沿一定的结晶学平面发生分离，即沿"解理面"分离，是一种在正应力作用下所产生的穿晶断裂（解理面一般是低指数的晶面，如bcc（001），cph（0001）或（0110））。
解理断裂多见于体心立方，密排六方金属及合金。
3
特殊情况下，面心立方金属如Al等也能解理断裂。
低温应力集中、冲击等有利于解理断裂。
通常，解理断裂总是脆性断裂。
但有时在解理断裂前也呈现很大的塑性变形。
所以，不能把解理与脆性断裂二者完全等同起来。
由于解理裂纹，是在一定强度的应力场作用下，依靠弹性应力能的释放，来克服解理面两边原子间的结合力而扩展的，所以裂纹扩展所消耗的能量较小。
因
2E1/2,此，一旦裂纹长度达到临界尺寸，满足格里菲斯条件:
[],a
裂纹便迅速扩展，其速度接近声速，而不可抑制，常造成灾难性的总崩溃，式中——垂直于裂纹面的正应力;,——裂纹面单位面积的表面能;2a——裂,
纹长度;E——杨氏模量。
解理断口的宏观形态
1.解理断口表面平齐，（断口边缘没有或很少有剪切唇【平面应力条件下断裂】）单晶体典型的解理断裂应该是一个平坦的结晶学平面。
但实际多晶体的解理面是由许多的"小刻面"组成的，强光下转动，可见闪闪发光的特征。
2.解理断裂断口另一个宏观特征是"人字条纹"，其指向裂纹源，反指向为裂纹扩展方向。
主要的微观特征:
1.河流状花样;2.解理台阶;3.舌状花样;4.鱼骨状花样;5.二次裂纹等。
二、剪切断裂材料在切应力作用下，沿滑移面滑移而造成的断裂。
它有二类:
一类是由于纯粹的滑移流变所造成的滑断或纯剪断，一般发生于非常纯的单相金属，特别是纯的单晶体中。
如图示（P5）。
?
。
单轴向拉伸或双轴向拉伸时，最大切应力方向一般与拉伸轴是45
另一类是微孔聚集型断裂。
多见于钢铁等工程结构材料。
在外力作用下，因强烈滑移，位错堆积，在局部地方，如缩颈处，产生许多显微空洞;或因夹杂物破碎，夹杂物和基体金属界面的破碎而造成微小空洞。
这种空洞在切应力作用下不断长大，聚集连接，并同时产生新的微小空间，最终导致整个材料破断。
按受力状态不同分类——静载断裂（拉伸断裂、扭转断裂等）、冲击断裂、疲劳断裂;
根据环境介质不同分类——又分低温冷脆断裂，以及静载延滞断裂，应力腐
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蚀断裂，氢脆断裂等。
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1-5按服役条件分类——疲劳断裂和静载延滞断裂
材料在低于抗拉强度的交变应力的反复作用下，缓慢发生和扩展并导致突然破坏的方式，称疲劳破断。
所谓"交变载荷"是应力的大小、方向随时间作周期性改变的载荷。
疲劳断裂的特征:
1、疲劳断裂应力,（周期载荷中的最大应力）远比静载荷下材料的,max,1
抗拉强度低，甚至比屈服强度也低得多。
,bs
2、不管是脆性材料或延性材料，其疲劳断裂在宏观上均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，故疲劳断裂一般表现为低应力脆断。
3、疲劳破断是损伤的积累，积累到一定程度，即裂纹扩展到一定程度后才
456突然断裂。
断裂前要经过较长时间的应力循环次数（N,10;10;10……）才断裂，所以疲劳断裂是与时间有关的断裂。
在恒应力或恒应变下，疲劳将由三个过程组成:
裂纹的形成（形核）;裂纹扩展到临界尺寸;余下断面的不稳定断裂。
在宏观上可清楚看到后二个过程。
4、材料抵抗疲劳载荷的抗力比一般静载荷要敏感得多。
疲劳抗力不仅决定于材料本身，而且敏感地决定于构件的形状，尺寸、表面状态、服役条件和所处环境等。
5、疲劳断裂一般是穿晶断裂。
所以疲劳断裂与静载破断不同，它比静载破坏的机率高得多。
是工程最常见也是危险的破断。
因此，近100多年来对疲劳断裂进行了广泛的研究，在实践上和理论上都掌握了一定的规律。
疲劳的研究可归纳为宏观和微观二方面:
宏观方面从分析疲劳应力或应变着手，研究疲劳载荷下的力学规律，建立起一系列疲劳抗力指标为正确选材和安全设计提供直接或间接资料;
微观方面从微观机制着手研究在疲劳载荷下金属内部的组织结构的改变和
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断口形态，寻找疲劳裂纹产生的原因和裂纹扩展的机制及影响因素，从而寻找提高疲劳抗力的途径。
目前的趋向是把宏观和微观结合起来。
综合研究金属疲劳断裂问题。
另一类是静载延滞断裂，或称静载疲劳。
它发生于静载条件下，由于环境的作用（如腐蚀、温度、中子辐照等）而引起的一种与时间有关的低应力脆性断裂。
属于这类断裂的有应力腐蚀断裂，氢脆、蠕变断裂等。
第二章断口分析方法
断口分析（破断分析）:
确定破断原因，提出防止事故的措施，为设计、选材、冶金质量和工艺研究提出带有方向性的目标。
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2-1断口样品的制备和保存
一、断品样品的选择
从断裂构件上选取具有充分代表性的断口样品，并缩小检查断口的尺寸范围。
注意昼不要损伤断口，并保持断口干燥。
（选样三原则）
切割方法:
火焰切割、锯割、砂轮片切割、线切割等。
•切口与断口应留一定距离，以防断口形貌及微观结构发生变化。
•选择冷却剂时，注意不能腐蚀断口表面。
判别主裂纹的常用方法:
1、T型法;2、分枝法;3、变形法;4、氧化法。
实际断裂事故，应根据具体条件、裂纹扩展规律、断口形貌特征、断口表面颜色、各部位相对变形量大小，构件散落部位及其分布，进行综合分析，才能够准确无误判断主裂纹与二次裂纹。
一般脆性断裂常用T型法、分叉法;韧性断裂常用变形法;环境断裂常用氧化法;疲劳断裂常用宏观形貌特征识别裂纹源及其扩展方向。
上述并未包括所有情况，在失效分析时，尤其要注意特殊案例分析。
例如:
在柴油机上，联轴节发生故障，可能引起转矩不均匀，从而曲轴损伤，而裂纹却不是出现在联轴节本身。
二、断口样品的保护和清洗
保持断裂时的原样，新鲜断口，立即放在干燥器内清洗——除去灰尘，腐蚀
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产物，排除假象。
方法:
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带灰尘或其他附着物的断口:
干燥空气吹，然后无水酒精或丙酮等溶液清洗。
清除机械附着物，"复型法"用塑料胶带或复型用的醋酸纤维薄膜反复揭几次，即可获得清洁断口。
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带油污的断口:
汽油清除油腻，再用丙酮、二氯甲烷、三氯乙烷、石油醚或苯等有机液浸泡1~15秒，也可放在超声波振荡器中"超声洗涤"5秒，软毛刷擦洗去掉与断口结合较牢的污染物。
（不可用金属刷）
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锈蚀较严重的断口:
化学清洗，铁锈用10~20%的草酸或模柠檬酸溶液。
对合金钢（特别是镍基合金和耐热不锈钢【高温氧化膜】），化学清洗液成分为:
NaOH20g+HO100ml+KMnO10g加热至沸腾，煮去氧化膜后，再用每公升含24
亚甲醛四胺2g的6N盐酸溶液浸泡1~15分，再用无水酒精洗净。
煮去氧化膜后，再用2%盐酸水溶液清洗断口表面。
若锈层很厚，可用电解法。
?
在腐蚀环境下断裂的断口，有一层腐蚀产物，它对分析断裂原因有利，但对断口形态的分析不利。
可先对腐蚀产物进行X射线、电子探针或扫描电镜进行分析，分析其成分、结构和分布情况，再去掉腐蚀产物后对断口形态做电镜观察。
经上述方法清洗的样品，应立即放入稀NaCO或NaHCO水溶液中清洗，233再用蒸溜水、无水酒精清洗、吹干，干燥罐中保存，为防止生锈或腐蚀可在断口表面涂一层有机保护材料，目前常用三氯乙烯透明塑料。
[清洗溶液成分和操作方法详见"破断故障全相分析"P13]
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2-2断口的宏观观察
肉眼、放大镜，双筒立体显微镜或金相显微镜（4×~100×，一般,50x）
宏观察优点是便捷、迅速，其能观察:
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破断全貌;
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裂缝（断口）与零件形状的关系;
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断口与变形方向的关系;
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断口与受力状态（主应力或切应力）的关系
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初步判断裂源位置、破断性质和原因。
可把断口按区域分开，从而缩小进一步分析研究的范围。
有很多断口通过宏观观察可判别断口类型和性质。
例:
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在疲劳断口上的平滑区可看到"年轮"、"贝壳状"等条纹标记;在未知断口上看到这类标记，可判断该断口为疲劳断口（注意:
看不清特征条纹的断口，不能轻易判断）。
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静载断裂的断口，通常由纤维区——放射区——剪切唇三要素组成。
裂纹源一般在纤维部分。
根据三要素在断口上所占比例，可粗略评价材料的性能，例纤维区较大，材料韧性好，反之，放射区增加，则脆性增大。
?
对断口表面光泽和颜色的观察，主要是有无氧化色、腐蚀痕迹，夹杂物的特殊色彩等。
例如:
断口上有明显深黄和蓝色两种，据此可判断深黄色是先裂的，蓝色是后裂的，并依据两者距离可大致判断裂纹发展速度快慢。
水淬时破断，由于粘附水往往产生红锈;
油淬时由于油渗入，断口一般具有光泽;
若断口发黑，则说明淬火加热前已有裂缝（黑色产物为加热时高温氧化所致）
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断口粗糙度表现有瓷状、细粒状、粗粒状等，一般穿晶断裂的断口表面较光滑平整，沿晶断裂则表面粗糙凹凸不平。
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断口上的冶金缺陷，如夹杂、分层、白点、晶粒粗大、白斑、疏松、气孔等，经宏观观察都可发现。
宏观观察很难获得断口细微结构资料，它仅仅是一种最初步、最基本方法，单靠它来判断是不全面、不可靠的，且需要丰富的实践经验。
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2-3断口的光学显微镜分析
用光镜观察断口的方法有:
1、直接观察法断口样品大小与金相试样相近。
由于景深小，放大倍数有限，一般50X，只能观察较平坦的解理断口和疲劳断口，对粗糙不平的断口，不能同时聚焦，图像不清晰，当移动样品时还容易损坏物镜。
但现在有激光扫描光学显微镜，可以在大的放大倍数下观察到大景深的图像（成本比扫描电镜低，但
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比普通光镜有更大的景深）。
2、间接观察法（复型金相法）用复型把粗糙不平的断口形貌展平，从而有效地利用了光镜的分辨率。
此法不受零件大小、观察部位以及断面凹凸不平的限制，对大件由于很难在其上截以小的断口样品，用此法很方便。
复型方法:
将厚0.1mm的醋酸纤维薄膜（俗称塑料纸）用丙酮软化，溶解成胶状，贴在断口表面上，用手指或橡皮从中心向边缘逐渐压紧，经灯光或自然干燥后，揭下醋酸纤维薄膜，置于真空喷镀仪上喷镀一层100Å左右的铝或铬层（也可以是碳或金层）。
喷镀层的反射能力强，大大提高了成像亮度及反差，光镜下观察时最好采用倾斜反射光和透射光。
3（镀镍法先在断口表面镀一层镍，以完整地保存断口的形貌特征，然后在垂直于断口的方向制成金相磨面，在光镜上观察。
用此法一般观察裂纹（即断口表面）走向与晶界的关系，分析裂纹是沿晶界发展还是穿晶的，以及裂纹处的夹杂物的情况。
镀镍剂:
硫酸镍NiSO?
7HO35g+次亚磷酸钠NaHPO20g+醋酸钠42224CHONa?
3HO20g+柠檬酸钠CHONa?
2HO15g+硫酸镁232265732
MgSO?
7HO15g+水1000ml。
42
药品按顺序溶解，溶液加热到90~95?
，放入试样3小时，镀层厚达0.01mm。
为了研究与断口形貌相对应的材料金相组织之间的关系，需在断口上直接显示金相组织形态，一般采用轻微腐蚀的方法，使断口显示金相组织，这样在断口上既能看到形貌，又能观察到金相组织的形态。
?
2-4断口的电子显微镜分析
电镜的物理基础:
1（高速运动的电子具有波动特征，其波长随运动速度而定;在目前一般电镜使用范围内，其波长为0.05Å左右。
2（高速运动的电子流成电子束，可用电或磁场组成的电子透镜使之聚焦。
聚焦后的电子束射到试样上时，被散射、反射和吸收，从而形成有一定衬度的像。
当电子透过晶体薄膜时将产生衍射现象，利用衍射成像的原理和技术，可得到相
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当于光镜的暗场象。
电镜的最大（优点）特点:
是分辨率高，放大倍数大;
另外，电镜的景深长（在景深范围内各部位均可清晰成像）这对分析断口十分有利;
电镜还可进行选区电子衍射，把对合金相的形貌观察和晶体结构分析结合起来，便于监定物相;
同时，电镜还可直接观察晶体的缺陷（层错、位错等），以及某些材料中的沉淀过程，这是其他仪器不能代替的。
例如:
观察断口表面微区特有的浮雕，根据断口花样（韧窝、河流、条带等），断裂时裂纹扩展途径（穿晶、沿晶或混晶）、相监定和超显微结构及缺陷，监别断裂微观形态类属及材质情况，结合其他分析数据分析破断原因。
目前，电镜断口金相的研究正从断口的定性分析向定量分析方向发展～（关于电镜断口花样定性解释标准图片已较完全，为断口微观分析提供方便）。
但对电镜也应一分为二，就其应用上却存在一定局限性，常用透射式电镜只能对极薄样品进行观察，观察区域极小，获得的金相图像，代表性不及光镜所获得的广泛。
试样制备麻烦，某些情况下甚至不能制备出合格的样品或复型。
此外，电镜及其附属设备的费用较高，观察一个样品花费的时间也较多。
电镜以透镜的类型不同，分为静电式和电磁式两种，目前世界上大多是电磁式，静电式由于分辨率不高，应用较少。
按电镜的工作原理及特性，基本上可分为透射式、扫描、反射和发射四种，应用最广为透射电镜和扫描电镜。
?
2-4-1透射电镜在断口研究中的应用（TEM）
断口的宏观形貌和微观形态犹如森林与树木，只有同时进行才能既见树木又见森林。
光镜的分辨率只有2500Å左右，放大倍数低于2000倍，焦深约为2微米。
而透射电镜的最大特点是分辨率高，小于5Å，放大倍数可达30万倍，景深为光镜的数百倍（数百微米），特别是用透射电镜的选区电子衍射技术还可对断口表面上夹杂物或析出相做物相结构分析。
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目前用透射电镜在定量方面开展研究工作较多的有以下几方面:
?
研究断口形态和断裂韧性值之间的关系;
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研究疲劳断口形态与裂纹扩展速度之间的关系;
?
研究疲劳条纹间距与断裂韧性值之间的关系等。
用透射电镜观察断口复型可不受断裂件尺寸大小的限制，对大件很难取样，或有时希望保留实物，这时复型（印膜法），特别是二次复型技术有很大好处，它既可以进行断口观察，又不破坏试样。
一、透射电镜在断口研究中的应用之一:
形貌观察。
在透射电镜中，用以成像的电子波，受电子束穿透本领的限制，不能穿透大块金属试样，故不能直接观察断口，必须将断口表面制成电子波能穿透的表面复型（很薄的片）。
为防止出现"假象"，制复型前对断口表面加以清洗，排除其他脏物。
制取断口复型的方法主要有两种:
1、一次复型:
又称直接复型，（萃取复型）。
其方法又可分类一次塑料复型和一次碳复型。
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一次塑料复型:
（前面的复型金相法）先在断口上滴几滴醋酸甲酯溶液，并使其在断口上均匀分布，然后根据断口表面凹凸程度不同，选用不同厚度AC纸（醋酸纤维素塑料薄膜），贴敷在断口表面上为使塑料薄膜与断口表面完全贴合，可用手指或橡皮泥轻压在塑料薄膜上，排除汽泡，这时可将贴有AC纸的试样，在电灯下烘干，揭下，以备检视。
这种方法一般可萃取断口上氧化物或腐蚀产物或第二相。
一次塑料复型方法常用于光学显微镜断口分析。
若在复型让喷镀碳时，也可供扫描电镜或电子探针断口分析用。
4?
一次碳复型:
将清洗好的断口放入真空喷涂仪中，真空度达10托时，就可进行真空蒸发金属铬和碳。
为了增加成像的衬度，常使用重金属铬、金、铂等进行投影。
金属铬要倾斜喷涂，以达投影目的。
一般控制角度在30~45?
之间为宜。
碳为垂直断口蒸发，碳源与断口相距100mm为好。
这时在断口上形成一层C-Cr复膜。
接着采用电解腐蚀的原理，使断口试样表面发生腐蚀，这样可使C-Cr薄膜从断口试样上分离下来。
再将分离下来的C-Cr薄膜，经过几次清洗之后，
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便可用,3的铜网捞起，准备电镜检验。
一次碳复型的分辨率可达20~50Å，也很少产生假象。
但在分离C-Cr复膜时，断口表面受到严重腐蚀损伤，故只能做一次试验。
二次复型不破坏断口表面，分辨率也可达100~150Å，因此在断裂分析中应用较为广泛。
2、二次复型:
所谓二次复型就是做两次复膜，第一次是塑料复型即是中间复型;第二次是C-Cr复膜。
第一次的塑料复型为负型，而第二次C-Cr复膜为正型。
具体方法是:
断口清洗干净后做一次塑料复型，当塑料复型完全干透时，揭下，用胶带纸将它固定在载物片上，且型面朝上，在塑料复型基础上再做第二复
2型即C-Cr复型，这样就可以得到塑料——碳铬复合复型，并把它剪成1×2mm小矩形。
将剪好的复合复膜，浸泡在丙酮溶液内1小时左右，使塑料复膜完全溶解，再经清洗后，捞起待用。
二、透射电镜在断口研究中应用之二:
物相分析。
钢中或多或少有一些金属夹杂物或析出相存在，它们在受外力作用下，由于和基体间性能上的差异，一般常在界面处产生很大应变，随之形成微裂纹。
材料断裂后，它们还保留在断口表面上，这些夹杂物或析出相可利用萃取复型法萃取到断口复型上，在用透射电镜观察断口形貌的同时，可利用选区电子衍射技术对它们进行物相监定，确定出其晶体结构。
萃取复型是靠腐蚀剂对基体的浸蚀作用，使嵌入复型的析出相与基体分开。
一次复型或二次复型均可做萃取复型。
电子衍射的基本原理:
不同的物质具有不同的晶体结构，在电子束照射下产生各自特有的衍射花样（对多晶体，衍射花样为一些同心圆环;对单晶体，则为按一定规律排列的斑点）
衍射花样是参加衍射物质的晶体结构的特征，因此根据衍射花样可定出参加衍射物质的晶体结构。
三、透射电镜研究断口的优、缺点:
1（优点:
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分辨率高（,5Å）适于研究断口表面形态的细节。
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可在观察形态的同时，对萃取相进行物相结构分析，判断它们
在断裂过程中的作用。
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利用二次复型观察断口表面形态时，可不损害断件实物。
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高倍照片质量高，反差好。
2（缺点:
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需制取复型，手续较繁，且易产生假象。
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不能做低倍观察，难以选择兴趣区。
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样品面积小，一般只有几平方毫米，且其中为支持网挡住很大
一部分，因此工作效率低。
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低倍下其景深没有扫描电镜大，图象畸变大，立体感没有扫描
电镜好。
从发展看，利用扫描电镜研究断裂问题及分析故障将越来越多。
为深入研究断口细节，最好两种并用。
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2-4-2扫描电镜在断口研究中的应用（SEM）扫描电镜是利用高能电子束在试样上扫描，激发出各种信号，经过接收、放
大和显示成像，以便对试样进行分析。
它主要包括电子光学系统;扫描系统;信号接收、放大;显示系统和真空系
统等四部分。
扫描电镜中各种信号的功能及图像分辨率
信号种类功能空间分辨率
二次电子形貌观察100Å
电压1000Å
磁场和电场1μ背散射电子成分分析1000Å
晶体学研究5μ阳极发光光子成分分析1000Å
试样电流感生电导率1000Å吸收试样电流形貌观察1μX射线光子成分分析1μ
俄歇电子成分分析1μ
透射电子晶体学研究10~100Å
扫描电镜与其他方式显微镜比较具有以下特点:
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?
能直接观察大尺寸试样的原始表面，80×50mm，粗糙表面也能观察，形状没限
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