鋁廣泛應(yīng)用于建筑、包裝、交通運(yùn)輸、電力、航空航天等領(lǐng)域，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和國防科技工業(yè)發(fā)展*的重要基礎(chǔ)原材料。
“十二五”是我國全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵時期，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化深入發(fā)展，內(nèi)需進(jìn)一步擴(kuò)大。交通、能源、保障性住房、 城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施和新農(nóng)村建設(shè)等重大工程繼續(xù)實(shí)施，為有鋁工業(yè)發(fā)展帶來了更大市場空間。
由于鋁具有儲量大，開采冶煉多，密度小，高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗蝕性能，其鑄造性、切削性、加工硬化等手段可以顯著提高鋁合金的強(qiáng)韌性，并使它們具有較高的比強(qiáng)度，因而它們的應(yīng)用極為廣泛，如高鐵、汽車等交通輕量化用鋁合金，集成電路用電子鋁箔等；鋁工業(yè)十二五規(guī)劃中提出要大力發(fā)展精深加工，以輕質(zhì)、高強(qiáng)、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕為產(chǎn)品發(fā)展方向，發(fā)展高性能鋁合金及其深加工產(chǎn)品和工藝。加快開展航空用高抗損傷容限合金、高強(qiáng)度鋁合金品種開發(fā)，以及鋁合金薄板、厚板、型材和鍛件的工程化技術(shù)開發(fā)，滿足航空及國防科技工業(yè)對高性能鋁合金材料的要求。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軌道交通用大型型材用鋁合金新材料、具有較好成形性能的汽車車身用6016類及6022類合金，以及液化天然氣船（LNG）用合金板材生產(chǎn)技術(shù)。鼓勵加工企業(yè)進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈，向鋁部件制造方向發(fā)展，為下游制造業(yè)提供加工部件及服務(wù)。隨著對鋁材料技術(shù)的要求，各類新型鋁合金及其鋁合金制備技術(shù)也在不斷出現(xiàn)，對鋁合金的分析檢驗(yàn)也提出了新的要求。
在鋁工業(yè)行業(yè)中，對于顯微鏡及掃描電鏡的應(yīng)用主要分為三個方面，一是鋁工業(yè)礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)與綜合利用方面；二是鋁產(chǎn)品加工過程中的金相組織檢驗(yàn)及表面形貌觀察；三是鋁產(chǎn)品使用后的失效分析。
下面我將對顯微鏡及掃描電鏡在這三個方面的應(yīng)用分別作以闡述：
一、 顯微鏡及掃描電鏡在鋁工業(yè)礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)綜合利用方面的應(yīng)用
1、 鋁礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)方面的應(yīng)用
在鋁礦產(chǎn)資源勘探的過程中開展礦床地質(zhì)研究，借助偏光顯微鏡及掃描電子顯微鏡對巖石組構(gòu)，礦物成分，礦物、巖石和礦石的成因特征等進(jìn)行詳細(xì)的觀察和研究是*的方法手段。對偏光顯微鏡及掃描電鏡的性能、指標(biāo)、功能都有較高的要求。例如作為研究需要，對礦物的顯微結(jié)構(gòu)，特別是礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求觀察清晰、光學(xué)參數(shù)測定準(zhǔn)確性都要求很高。蔡司的偏光顯微鏡結(jié)構(gòu)緊湊、觀察方式齊全、使用方便，非常適合巖、礦石薄片分析領(lǐng)域的研究及檢驗(yàn)使用。為提高巖石、礦石鑒定和研究水平，需要快速、、、的顯微鏡設(shè)備。蔡司的掃描電鏡作為電子光學(xué)的，具有分辨率高，升級空間大，對巖石和礦物的表面形貌分析提供了可靠的依據(jù)。
2、 鋁資源開發(fā)綜合利用方面----高鋁粉煤灰資源開發(fā)
粉煤灰是燃煤電廠排放的主要廢棄物。由于粉煤灰顆粒小，很容易成為塵埃，污染空氣。另一方面，粉煤灰富含氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅和其它多種金屬，具有一定的資源價(jià)值。因此，綜合治理和利用粉煤灰具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保意義。為此，我國有色金屬工業(yè)十二五規(guī)劃中，提出加強(qiáng)內(nèi)蒙，山西等地區(qū)高鋁粉煤灰資源的開發(fā)與利用。
采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡，能譜儀等儀器可以研究粉煤灰在提鋁工藝過程中的微觀形貌和組成變化，從而指導(dǎo)其應(yīng)采取的提鋁工藝，提高鋁粉煤灰中鋁的提取率。所了解，內(nèi)蒙古地區(qū)在國家有色金屬“十二五”政策的支持下，設(shè)立專業(yè)的科研平臺---大唐高鋁煤炭研發(fā)中心，據(jù)悉該中心近期購買了多臺蔡司的光學(xué)顯微鏡來進(jìn)行粉煤灰的微觀結(jié)構(gòu)研究，響應(yīng)我國節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。
3、 鋁資源綜合利用方面----微細(xì)球形鋁粉
微細(xì)球形鋁粉是國家科技部重點(diǎn)推行的新產(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于次金屬顏料，耐火材料，機(jī)電，航天等行業(yè)。
對微細(xì)球形鋁粉產(chǎn)品特性要求為：1、粒度均勻，分布區(qū)間窄，振實(shí)密度高。2、球形度高、雜質(zhì)含量少，活性鋁98%以上。3、外觀呈銀灰色，無外來夾雜物和結(jié)團(tuán)。
采用顯微鏡及掃描電鏡可以對粉末的產(chǎn)品的表面形貌觀察來判斷粉末的球形度，粒度均勻性，從而判斷產(chǎn)品的優(yōu)良性，針對優(yōu)良性指導(dǎo)生產(chǎn)工藝，達(dá)到市場上對微細(xì)球形球形度的要求。
直徑10微米的納米微球形貌
二、鋁產(chǎn)品加工過程中的金相組織檢驗(yàn)及表面形貌觀察
對于鋁及鋁合金的分析檢測zui主要的手段為金相組織檢驗(yàn)及產(chǎn)品表面形貌檢驗(yàn)，國家500強(qiáng)企業(yè)南山鋁業(yè)，中國的zui大鋁鎂合金生產(chǎn)基地東北輕合金有限公司，國內(nèi)鋁合金車輪行業(yè)*家上市公司保定立中車輪有限公司，中鋁瑞閩鋁板帶有限公司、廣西南南鋁加工有限公司，魏橋鋁電有限公司都陸續(xù)引進(jìn)了金相顯微鏡及掃描電鏡來武裝公司對產(chǎn)品檢測技術(shù)的能力。
1、使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn)
鋁及鋁合金金相檢驗(yàn)的重要內(nèi)容是檢驗(yàn)鋁合金在加工過程中形成的不良組織，如鑄造鋁硅合金中的針狀共晶硅、鑄造鋁合金中的針孔及各類宏觀缺陷，加工鋁合金中加工缺陷、鑄造機(jī)形變鋁合金熱處理過程中產(chǎn)生的過熱過燒組織等。這些不良組織會顯著惡化鋁合金的性能，必須通過金相檢驗(yàn)來判斷鋁合金制品的質(zhì)量，探討各種缺陷的形成原因，從而改進(jìn)工藝，提高制品的質(zhì)量。因而金相檢驗(yàn)是鋁合金制品質(zhì)量控制的重要手段。
例如鑄造鋁合金中鋁硅合金系列，鋁硅共晶體中的Si一般呈粗大針狀分布，會降低合金的力學(xué)性能。為此采用變質(zhì)處理來提高該合金系列的綜合性能，經(jīng)過良好變質(zhì)處理后，共晶硅得到細(xì)化。
圖1 亞共晶鋁硅合金356-F變質(zhì)處理，兩樣品都用0.5%HF酸侵蝕，100x下觀察。（a）在未經(jīng)變質(zhì)處理的鋁硅共晶合金的枝晶間，硅顆粒呈網(wǎng)狀分布；（b）添加0.025%的Na進(jìn)行變質(zhì)處理后，硅顆粒變得更小而且邊角更圓。
對于鑄造鋁合金的金相檢驗(yàn)內(nèi)容有：鑄造鋁硅合金的變質(zhì)效果的評定，鑄造鋁硅合金熱處理過燒組織的評定，鑄造鋁銅合金晶粒度的評定。
對于變形鋁及鋁合金制品的金相檢驗(yàn)內(nèi)容有：鑄錠的顯微組織檢驗(yàn)、加工制品淬火及退火試樣檢驗(yàn)、高溫氧化、包覆層、銅擴(kuò)散以及晶粒度檢驗(yàn)。以及鋁合金中的各種組成相和金屬間化合物。
蔡司光學(xué)顯微鏡下退火鋁，200x
2、使用掃描電鏡進(jìn)行表面形貌檢驗(yàn)
采用掃描電鏡及能譜儀研究對鋁材經(jīng)過一些變形加工工藝處理后的表面形貌檢驗(yàn)，微觀組織結(jié)構(gòu)，尤其是夾雜物、雜質(zhì)相等的存在形態(tài)、組成及其微觀組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，對于進(jìn)一步闡明鋁材冶金品質(zhì)的改善，對提高性能，尤其是塑性變形性能的關(guān)鍵性作用，以保證產(chǎn)品的zui終品質(zhì)與性能等都具有重要的意義。如中鋁瑞閩鋁板帶有限公司采用了蔡司的掃描電鏡進(jìn)行了鋁板帶產(chǎn)品的微觀組織構(gòu)分析，改進(jìn)了加工工藝，從而提高了鋁板帶產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能。
三、鋁產(chǎn)品的失效分析
采用掃描電鏡及能譜儀可以對有色金屬板材進(jìn)行失效分析，包括斷口分析，腐蝕分析等。如采用掃描電鏡及能譜儀對防銹鋁板表面發(fā)生大面積腐蝕進(jìn)行分析，得出分析結(jié)果證明，5052鋁板縫隙腐蝕是導(dǎo)致防銹鋁板表面發(fā)生失效的主要原因；對飛機(jī)的鋁合金零件在熱帶海洋氣候環(huán)境服役條件下所發(fā)生的腐蝕問題進(jìn)行了分析探討。通過鋁合金零件發(fā)生腐蝕的微觀形貌和腐蝕產(chǎn)物成分等的分析，結(jié)合飛機(jī)所處環(huán)境條件，給出了鋁合金零件的腐蝕類型和發(fā)生剝蝕的過程及原因，并分析了其發(fā)生剝蝕的機(jī)理等。
