Études quantitatives EBSD de matériaux composites magnétiques souples avec ZEISS Sigma 300
Solutions de microscopie pour la recherche et le développement sur les alliages

Analyse avancée pour les nouveaux alliages complexes

Obtenir rapidement une imagerie 3D et une analyse microstructurale de grands volumes

Au cours des dernières décennies, le développement de nouveaux alliages, l'optimisation des alliages existants et la compréhension de leurs propriétés et de leur comportement de base ont fait l'objet de débats clés entre les chercheurs. Les secteurs industriels (aérospatiale, énergie, transport, infrastructure, automobile) réclament de plus en plus d'alliages aux propriétés améliorées à acquérir à moindre coût. La recherche et le développement sur les alliages exigent des analyses avancées pour évaluer leurs microstructures et leurs performances à l'aide de diverses techniques in-situ et ex-situ

  • Microscopie électronique à balayage de haute résolution pour résoudre les plus petits précipités, les éléments intermétalliques, les dispersions d'oxydes et autres caractéristiques à l'échelle nanométrique
  • Apprentissage automatique avancé pour la segmentation de données en 2D et en 3D
  • Tomographie 3D multi-échelle pour connecter les données sur plusieurs échelles de longueur
  • Microscopie à rayons X pour la cartographie 3D d'échantillons et les fonctions de subsurface in-situ et ex-situ
Corrosion et amincissement à haute température dans une canalisation défaillante, image capturée avec un détecteur de courant de cascade sur SIGMA 300 à une pression variable de 50 Pa.

Corrosion et amincissement à haute température dans une canalisation défaillante, image capturée avec un détecteur de courant de cascade sur SIGMA 300 à une pression variable de 50 Pa.

Effets de la corrosion et causes de la défaillance sur une structure métallique.

Aucun système n'est à l'abri d'une défaillance, de la corrosion ou de toute autre dégradation. Qu'elle soit rapide ou progressive, planifiée ou inattendue, il existe toujours un risque de défaillance en cours de production, de fabrication ou de service. Les conséquences vont de la gêne mineure à la perte catastrophique de vies humaines. Des contrôles qualité rigoureux, des méthodes de production certifiées et une inspection en service sont autant de facteurs réduisant la probabilité de défaillance ; le tout doit être complété par une enquête détaillée sur les défaillances, afin d'établir la cause profonde et d'adopter les mesures correctives appropriées à l'avenir.

Les défaillances majeures résultent parfois de petits écarts ou déviations lors de la fabrication, à savoir de pores, d'inclusions, de fissures, de contraintes résiduelles ou même de petites inhomogénéités dans la microstructure. De même, la défaillance peut découler d'une opération effectuée en dehors des conditions normales de service, d'événements soudains et inattendus, ou d'une obsolescence programmée.

Fissuration de l'acier au carbone due à l'usure dans un environnement corrosif, image capturée par imagerie BSE, SIGMA 300.

Fissuration de l'acier au carbone due à l'usure dans un environnement corrosif, image capturée par imagerie BSE, SIGMA 300.

La microscopie est un outil indispensable à la fois dans l'analyse des défaillances et dans l'évaluation de la corrosion. Toutes les techniques mentionnées ci-dessous, et bien d'autres encore, sont utilisées pour déterminer l'étendue, le mécanisme et les caractéristiques de la corrosion, ainsi que la cause profonde de la défaillance.

  • Microscopie optique
  • Microscopie électronique
  • Microscopie optique confocale
  • EDS
  • EBSD
  • Spectroscopie de Raman
  • Tomographie assistée par rayons X
  • Microscopie à rayons X
  • FIB-SEM

Le logiciel ZEISS permet de corréler en toute simplicité plusieurs ensembles de données issus de différents microscopes, en montrant toutes les caractéristiques dans leur contexte. Le logiciel aide le chercheur à acquérir une compréhension complète d'une défaillance soudaine ou d'une dégradation progressive au fil du temps.

Une soudure défaillante comportant de nombreux défauts, image capturée avec Xradia 620 Versa

Imagerie 3D submicronique des métaux et des alliages

Les propriétés des métaux et des alliages sont contrôlées par leur microstructure à tous les stades du processus de production, c'est-à-dire depuis le moulage, le forgeage et l'extrusion jusqu'à l'usinage, le soudage, la fabrication et le service. Tridimensionnelles, les microstructures des matériaux ne sont pas toujours uniformes dans toutes les directions. Il arrive également qu'elles contiennent des pores, des vides, des fissures, différentes phases et d'autres caractéristiques géométriques. Un scan haute résolution est nécessaire, avec une cartographie 3D complète et une tomographie assistée par ordinateur de toutes les caractéristiques de subsurface et des variations de densité.

Compte tenu de la nature géométrique du grossissement, la tomographie assistée par ordinateur (CT) aux rayons X standard est limitée à de petites tailles d'échantillon lors de l'imagerie à haute résolution. Une distance de travail plus longue étant requise, il est possible de maintenir une haute résolution (400 nm) pour des échantillons plus volumineux. Les microscopes à rayons X Versa de la gamme ZEISS Xradia 600 intègrent une architecture de grossissement à deux niveaux avec une technologie de source de rayons X à flux élevé, permettant des analyses non destructives plus rapides, davantage d'échantillons, un contraste plus élevé au bruit ainsi qu'une résolution considérablement améliorée à distance par rapport aux systèmes CT standard, même pour les échantillons volumineux.

Cette capacité est encore améliorée par LabDCT (Tomographie par Contraste de Diffraction), réalisant une cartographie non destructive de l'orientation cristallographique et de la microstructure des grains en 3D. Cette innovation ouvre une nouvelle ère dans la caractérisation des alliages de métaux et des matériaux polycristallins. Elle permet même d'étudier l'évolution microstructurale en effectuant des expériences d'imagerie 4D.

Téléchargements

    • Microscopy in Metal Failure Investigations

      Determine the root cause of metal failure and learn about microscopy tool set for any metal failure investigation

      Taille du fichier: 4 MB

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