模具材料检测与分析实验室.docx

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模具材料检测与分析实验室

模具材料检测与失效分析实验室

模具材料检测与失效分析实验室具有扫描测量实验室、多功能测量实验室、显微分析实验室、高精度和大型三坐标测量实验室、成分分析实验室、物理性能检测实验室和预处理实验室共八个专业实验室。

实验室配置有美国FARO公司的关节臂式扫描测量仪，美国Brown&Sharp公司大型三坐标测量仪，德国Leitz公司的超高精度计量型三坐标测量仪，德国OBLF公司的火花直读光谱仪，日本东京精密公司的圆度、圆柱度测量仪、粗糙度测量仪、轮廓测量仪和日本奥林巴斯倒置式金相显微镜等先进的检测设备，这些设备在测量范围和精度等方面处于省内领先水平。

模具材料检测与失效分析实验室可提供微米级的快速高品质测量解决方案、高精度三维激光扫描及逆向工程以及基础性专业技术服务和综合配套服务。

同时，依托省模具质检中心实验室先进的检测装备，开展的研发服务有：

零件逆向造型、失效评价、三维数字化测量、现场在线测量、特殊制件（薄壁件、铸造毛坯件等）检测、复杂工件轮廓及表面形貌测量评价、高精度表面质量评价、大型复杂曲面的数字化检测与几何精度评价等服务。

模具材料检测与失效分析实验室还能在指导模具及其零部件质量控制、制造装备质量检测、模具检测技术研究开发、模具行业信息交流和协作等方面提供一流的服务。

模具材料检测与失效分析实验室是依据金属材料、工程材料、机械制造、热处理等相关学科，通过物理化学试验，了解和鉴别常用材料的显微组织及成分—组织—性能三者之间的关系，外力与变形等的关系，认识不同成分的材料在平衡状态下的组织形态，并采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

并确定不同材料的综合机械性能。

二、拟开展实验室及相关设备仪器

2.1、金相实验室

•LeicaDM/RM光学显微镜

主要特性：

用于金相显微分析，可直观检测金属材料的微观组织，如原材料缺陷、偏析、初生碳化物、脱碳层、氮化层及焊接、冷加工、铸造、锻造、热处理等等不同状态下的组织组成，从而判断材质优劣。

须进行样品制备工作，最大放大倍数约1400倍。

•Leica体视显微镜

主要特性：

1、用于观察材料的表面低倍形貌，初步判断材质缺陷；

2、观察断口的宏观断裂形貌，初步判断裂纹起源。

•热振光模拟显微镜

•图象分析仪

•莱卡DM/RM显微镜附CCD数码照相装置

2.2、电子显微镜实验室

•扫描电子显微镜（附电子探针）（JEOLJSM5200，JOELJSM820，JEOLJSM6335）

主要特性：

1、用于断裂分析、断口的高倍显微形貌分析，如解理断裂、疲劳断裂（疲劳辉纹）、晶间断裂（氢脆、应力腐蚀、蠕变、高温回火脆性、起源于晶界的脆性物、析出物等）、侵蚀形貌、侵蚀产物分析及焊缝分析。

2、附带能谱，用于微区成分分析及较小样品的成分分析、晶体学分析，测量点阵参数/合金相、夹杂物分析、浓度梯度测定等。

F）

3、用于金属、半导体、电子陶瓷、电容器的失效分析及材质检验、放大倍率：

10X—300,000X；样品尺寸：

0.1mm—10cm；分辩率:

1—50nm。

•透射电子显微镜（菲利蒲CM-20,CM-200）

主要特性：

1、需进行试样制备为金属薄膜，试样厚度须<200nm。

用于薄膜表面科学分析，带能谱，可进行化学成分分析。

2、有三种衍射花样：

斑点花样、菊池线花样、会聚束花样。

斑点花样用于确定第二相、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件。

菊池线花样用于衬度分析、结构分析、相变分析以及晶体精确取向、布拉格位移矢量、电子波长测定。

会聚束花样用于测定晶体试样厚度、强度分布、取向、点群、空间群及晶体缺陷。

2.3、X射线衍射实验室

•XRD-Siemens500—X射线衍射仪

主要特性：

1、专用于测定粉末样品的晶体结构（如密排六方，体心立方，面心立方等），晶型，点阵类型，晶面指数，衍射角，布拉格位移矢量，已及用于各组成相的含量及类型的测定。

测试时间约需1小时。

2、可升温（加热）使用。

•XRD-PhilipsX’PertMRD—X射线衍射仪

主要特性：

1、分辨率衍射仪，主要用于材料科学的研究工作，如半导体材料等，其重现性精度达万分之一度。

2、具备物相分析（定性、定量、物相晶粒度测定；点阵参数测定），残余应力及织构的测定；薄膜物相鉴定、薄膜厚度、粗糙度测定；非平整样品物相分析、小角度散射分析等功能。

3、用于快速定性定量测定各类材料（包括金属、陶瓷、半导体材料）的化学成分组成及元素含量。

如：

Si、P、S、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Fe、Co、W等等，精确度为0.1%。

4、同时可观察样品的显微形貌，进行显微选区成分分析。

5、可测尺寸由φ10×10mm至φ280×120mm；最大探测深度：

10μm

•XRD-Bruker—X射线衍射仪

主要特点：

1、有二维探测系统，用于快速测定金属及粉末样品的晶体结构（如密排六方、体心立方、面心立方等）、晶型、点阵类型、晶面指数、衍射角、布拉格位移矢量。

2、用于表面的残余应力测定、相变分析、晶体织构及各组成相的含量及类型的测定。

3、测试样品的最大尺寸为100×100×10（mm）。

•能量散射X-射线荧光光谱仪（EDXRF）

主要特点：

1、用于快速定性定量测定各类材料（包括金属、陶瓷、半导体材料）的化学成分组成及元素含量。

如：

Si、P、S、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Fe、Co、W等等。

2、同时可观察样品的显微形貌，进行显微选区成分分析。

3、最大可测尺寸为：

φ280×120mm

2.4、表面科学实验室

•原子发射光谱仪,俄歇能谱仪（PHIModel5802）

•原子力显微镜，扫描隧道显微镜（Park科技）

•高分辨率电子能量损耗能谱仪（LK技术）

•低能量电子衍射,原子发射光谱&紫外电子能谱仪（Micron）

•荧光光谱仪

•XPS+AES电子表面能谱仪

主要特点：

用于表面科学10-12材料迹量，样品表面层的化学成分分析（1μm）以内，超轻元素分析，所测成分是原子数的百分比（He及H除外）；并可分析晶界富集有害杂质原子引起的脆断。

2.5、热学分析实验室

•示差扫描热量计（DSC）（PerkinElmerDSC7,TAMDSC2910）

主要特点：

1、将样品及标样升高相同的温度，通过测试热量（吸热及放热）的变化，来寻找样品相变开始及结束的温度。

2、用于形状记忆合金及多组分材料Tg的测量。

•差热分析仪DTA/DSC（SetaramSetsysDSC16/DTA18）

主要特性：

用于热重量分析，利用热效应分析材料及合金的组织、状态转变；可用于研究合金及聚合物的熔化及凝固温度、多型性转变、固溶体分解、晶态与非晶态转变、聚合物的各组份含量分析。

•动态机械分析仪（DMA）/热机械分析仪（TMA）

主要特点：

1、用于低温合金和低熔点合金材料的热力学及热机械性能分析。

2、用于测定材料的热膨胀系数（包括体膨胀系数和线膨胀系数）、内耗、弹性模量。

材料的热膨胀系数受到材料的化学成分，冷加工变形量，热处理工艺等因素的影响。

2.6、机械性能测试实验室

•单一拉伸实验机（型号为Instron4206和5567）

主要特性：

1、拉伸试验是最常规的塑性材料准静载试验。

2、用于测量各类材料（包括Cu,Al,钢铁，聚合物等）的屈服强度，抗拉（压）强度，剪切强度，断面收缩率，屈服点及制定应力—应变曲线。

3负荷由30KN—1KN。

•金属疲劳强度测试仪（型号为Instron8801）

•冲击性能测试机：

（悬臂梁式冲击测试仪（Ceast），落锤式重力冲击测试仪（Ceast））

主要特性：

1、用于测定塑胶及电子材料的冲击韧性σk、应力应变曲线，对材料品质、宏观缺陷、显微组织十分敏感，故常成为材质优劣的度量。

2、最大负荷为19KN，温度变化范围为-50℃—150℃，能测出百万分之一秒内时间与力的变化。

•蠕变测试仪（CreepTestersESH）

主要特性：

1、用于测定高温和持续载荷作用下金属产生随时间发展的塑性变形量及金属材料在高温下发生蠕变的强度极限。

2、试验使用温度与合金熔点的比值大于0.5，能精确测定微小变形量，试验时间在几万小时以内。

•维氏显微硬度测试仪VickersFV-700

主要特性：

1、用于测量显微组织硬度，不同相的硬度，渗层（如氮化层，渗碳层，脱碳层等）及镀层的硬度分布和厚度。

2、硬度—材料对外部物体给予的变形所表现出的抵抗能力的度量，与强度成正比。

2.7特种模具设计与制造

♦模具CAD/CAE/CAM技术

♦快速原型技术

♦逆向工程

♦特种材料加工工艺

♦虚拟现实技术、虚拟设计、虚拟制造

四、实验室房间的整体规划

1.实验室中央中央实验台的纵向侧面或中间设置洗涤台，台上设置试剂架，也可设置万向抽气罩。

2.设置边缘实验台、作业台、天平台、边台试剂架、万能组合架、吊柜。

3.设置通风装置、洗涤台、干燥台、储物柜。

五、相关设备及房间安排

需房面积：

500m2

1硬度试验机

1.1需求：

显微硬度计HVS-10002台/间

HV-5/HVS-10小负荷维氏硬度计

HV-30/HVS-50等普通、数显维氏硬度计

1.2洛氏硬度计2台/间

HR-150A\HRS-150等洛氏硬度计

HR-45\HRS-45等表面洛氏硬度计

2金相显微镜8台/间

普通正置金相显微镜：

XJX系列、NJF-120A系列等，

普通倒置金相显微镜：

XJP系列、MDJ系列等，

中型正置金相显微镜：

XJZ-6A系列、NJF-1系列、NJC系列等，

中型倒置金相显微镜：

NIM系列、MDS系列等，

大型金相显微镜：

XJL-03系列、XJG-05系列等

3需求：

抛光机2台/间

PG-1、PG-2、PG-2A、PG-2B、PG-2C、PG-2D等金相试样抛光机

4普通热处理炉（箱式炉）2台/间

5需求：

真空热处理炉2台

6需求：

镶样机2台

XQ-1（φ22、30、45）金相试样镶嵌机

ZXQ-1（φ22、30、45）自动金相试样镶嵌机

7万能材料试验机1台（深圳三思）

8水、电源、网线等相关配套设施。

9家具：

桌子4张/间，凳子10张/间，贴墙橱柜一排/间。

六、拟购置计划清单

序号

仪器名称

品牌及规格型号

技术参数

数量

（台）

预算

单价

（万元）

预算

金额

（万元）

需用

时间