铝合金表面氧化动力学的观察

不同于大多数金属，金属氧化物可以很容易地通过其特征拉曼光谱来区分。拉曼微探针可以在微米尺度上检测金属氧化物的存在。

在一个特定的金属离子的不同氧化物的拉曼光谱中的显著差别使得拉曼光谱仪通过快速和非破坏性分光测定来区分许多不同的金属的多种氧化物形式。

拉曼光谱仪的这种功能可以帮助工程师和研究人员通过观察原始金属的氧化的情况下，连续物种的形成来定义这些物质的氧化动力学。

铝金属

铝金属已发现在各种技术应用中使用，无论是作为纯金属和如在不同的轻合金的元素。它通过形成氧化物的薄保护层抵抗正常环境条件下的总氧化。然而，当暴露于较高温度下，它发生氧化和腐蚀。获得见解氧化动力学使得氧化过程或用于含铝组分的平均失效时间现实估计的钝化。

存在不同形式的氧化铝，包括α，β和γ相。因此，鉴定铝氧化的初级和二级产物奠定了理解氧化过程的基石。虽然这些氧化物产物具有其特征拉曼光谱，但是通过其典型的特征晶体结构对铬的氧化形式的荧光的效果更容易地确定，这仍然是铝金属中的痕量杂质。

仪器

图1。氧化铝α相和γ相的荧光光谱比较。

的氧化铝α和γ相的荧光光谱在图1中比较了两种跃迁的能量是由晶体场的影响移位，使得各相产生不同的和非重叠的光谱特征，如在图1中这些荧光所示bands’ spectral range is narrow enough to be determined simultaneously by a modern拉曼光谱仪与多通道CCD探测器耦合。因此，拉曼光谱仪也可以作为荧光发射仪器，从而使用户能够探索铝表面存在这两种物种。

当与微观成像方法偶联时，区分这两个阶段的能力非常有用，该微观成像方法产生浓度映射，该浓度图在样品上的位置的位置绘制特定物种的光谱特征的强度。全局成像，点点共聚焦成像和共聚焦线扫描成像是获取图像的方法。

三种方法中最简单和最快的是全球成像，它将特定波长的强度作为表面位置的函数绘制出来。然而，它可能会错过某些可以使用更彻底的技术获得的数据。点对点成像采用了机动计算机控制显微镜台和高倍显微镜物镜的组合，以获得表面上每个点的全光谱。显微镜光学的衍射极限使分辨率优于1µm。

共焦线扫描成像是一种获得由点对点成像技术收集的相同数据的专利方法，但在较短的时间内。通过沿着样品表面上的线扫描激光，从线上的每个点收集光。然后将收集的光成像成在光谱仪的入口狭缝上的不同位置，从而以不同的2D CCD阵列检测器的不同切片。

同时读取CCD一次收率由所有点上的扫描行释放的光谱。的表面的二维图可以然后通过转换成直角的激光扫描方向上的样本来获得。

实验步骤和结果

将三个单个高温合金晶体加热15分钟（“罕见”），30分钟（“培养基”），分别在1100℃下分别在60分钟（“良好”）中（“良好”）。罕见样品的α和γ相的强度图在图2A中描绘。每个连续颜色对应于氧化物的特定相的光谱范围特征中的一致最佳强度。两块图显然是互补的。

α相显示出与伽马强度AMPS中的最小强度（最暗颜色）相对应的隔离区域中的最大强度（最亮颜色）。似乎alpha氧化铝存在于伽马多晶型物海洋中的岛屿中。图2B中示出了对介质样品的相同比较，示出了较少数量的较大的岛屿。

图2。α和γ相的强度映射为“稀有”，“中”和“全熟的样品。

图2C描述了一个制作良好的样品的分布图，说明了α成核位点在长时间暴露于一个点时的增长，在这个点上它们彼此重叠，并达到了绘制区域的总覆盖范围。结果表明，α相是该表面的主要氧化产物，α相的生长是在γ相内成核的过程。

图3。阿尔法强度图的三维视图。

这些地图的3D视图提供了更多的数据，这些数据在上面的地图中是不直接可见的。图2所示的相位强度图的3D视图如图3所示。从图3A中可以看出，罕见样本中的岛屿为中心有极大值的倒锥。相反，中等样本中的岛屿类似于火山，其边缘和中心之间的强度最大，中间有一个火山口(图3B)。

所述做得好表面的相同视图显示在图3C中，其中合并的岛屿保留其火山内饰。然而，这些火山岛内部的陨石坑的结构性质尚未表征。

结论

虽然全球成像技术可以在主体中提供所有这些结果，但是需要进一步的图像处理来避免基线效应。然而，这种方法无法向这些数据提供内在的信息。由于在样品中的每个位置收集全谱，因此可以在所获取的数据集上使用所有典型的光谱数据分析库，包括曲线拟合，强度和多变量分析技术。

曲线拟合是由于R1和R2能量对晶格的局部应变中的改进的敏感性的理想技术。实际上，这种依赖性使得来自红宝石晶体的荧光能够呈现高压电池的压力校准。这里，探针的千分尺刻度分辨率使得能够在尺寸增长时在这些岛的应变中进行修改。这导致对样品的动态力学性能的非接触分析。

这些信息来源于HORIBA Scientific提供的资料。欧洲杯足球竞彩

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