Die Metallographie beschäftigt sich mit der detaillierten Untersuchung und Charakterisierung der mikrostrukturellen Eigenschaften von Metallen und Legierungen. Diese Analyse ermöglicht ein Verständnis der mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften metallischer Materialien.

Schritte in der Metallographie

• Probenvorbereitung durch Trennen und Einbetten
• Metallographische Schliffpräparation durch Schleifen und Polieren
• Auflichtmikroskopie mit verschiedenen Kontrasten – Hellfeld, Dunkelfeld, Differentialinterferrenzkontrast (DIC)
• Gefügekontrastierung durch metallographisches Ätzen​

Comprehensive and diverse testing methods are available for metallurgical analyses and the investigation of material properties. Whether it is damage to components, the development of new products or quality assurance issues: at fem, the necessary analyses of components and materials are carried out quickly, reliably and to the highest quality.

anwendung

• Qualitative Untersuchung der Mikrostruktur/des Gefüges​
• Vermessung von Gefügebestandteilen​
• Quantitative Bestimmung von Gefügekennwerten (Korngröße, Phasenanteile etc.)
• S​chichtcharakterisierung am metallographischen Schliffbild​: Untersuchung des Schichtaufbaus​ und Vermessung der Schichtdicke
• Untersuchung von Schadensfällen

AT A GLANCE

The scanning electron microscopes (SEM) equipped with a field emission cathode enable material analyses in the nanometre range. Images with the secondary electron (SE) detectors are topography or edge-emphasised, while images with the backscattered electron (RE) detector show the material or channeling contrast. Detectors for energy or wavelength dispersive X-ray spectrometry (EDX, WDX) are available for spatially resolved element analysis. The crystallographic properties can be analysed using electron backscatter diffraction (EBSD). EBSD provides information on phases, grain sizes and crystal orientations. The focussed ion beam (FIB) enables targeted material removal. With FIB, cross-sections in surfaces can be prepared with high spatial resolution and analysed in situ by electron microscopy. This method is therefore suitable for analysing layer systems, defects or corrosion, for example.

STRUCTURAL ANALYSES

• Visualisation of material contrasts with RE detector
• RE images of microstructures after ion beam preparation
• Images of nanoparticles with InLens detector
• ESB (Energy Selective Backscattered)

Visualisation of the material contrast of an anodised layer with Cu intercalation using the RE detector

RE image of microstructure after argon ion beam preparation

Platinum nanoparticles on a membrane, recorded with the InLens detector

Ruthenium cluster on a silver-coated glass sphere, recorded with the low-voltage RE detector (Energy Selective Backscattered, ESB)

X-ray spectrometric element analysis

• Energy dispersive X-ray spectrometry (EDX)
• Wavelength dispersive X-ray spectrometry (WDX)

Energy dispersive X-ray spectrometry (EDX)

Wavelength dispersive X-ray spectrometry (WDX)

AT A GLANCE

The scanning electron microscopes (SEM) equipped with a field emission cathode enable material analyses in the nanometre range. Images with the secondary electron (SE) detectors are topography or edge-emphasised, while images with the backscattered electron (RE) detector show the material or channeling contrast. Detectors for energy or wavelength dispersive X-ray spectrometry (EDX, WDX) are available for spatially resolved element analysis. The crystallographic properties can be analysed using electron backscatter diffraction (EBSD). EBSD provides information on phases, grain sizes and crystal orientations. The focussed ion beam (FIB) enables targeted material removal. With FIB, cross-sections in surfaces can be prepared with high spatial resolution and analysed in situ by electron microscopy. This method is therefore suitable for analysing layer systems, defects or corrosion, for example.

STRUCTURAL ANALYSES

• Visualisation of material contrasts with RE detector
• RE images of microstructures after ion beam preparation
• Images of nanoparticles with InLens detector
• ESB (Energy Selective Backscattered)

Visualisation of the material contrast of an anodised layer with Cu intercalation using the RE detector

RE image of microstructure after argon ion beam preparation

Platinum nanoparticles on a membrane, recorded with the InLens detector

Ruthenium cluster on a silver-coated glass sphere, recorded with the low-voltage RE detector (Energy Selective Backscattered, ESB)

X-ray spectrometric element analysis

• Energy dispersive X-ray spectrometry (EDX)
• Wavelength dispersive X-ray spectrometry (WDX)

Energy dispersive X-ray spectrometry (EDX)

Wavelength dispersive X-ray spectrometry (WDX)

Argon-Ionenstrahlpräparation von Oberflächen für die Gefügeanalyse im REM

Hochauflösende Strukturuntersuchungen und orientierungsmikroskopische Methoden im Bereich der Rasterelektronenmikroskopie erfordern verformungs- und spannungsfreie Oberflächen. Eine konventionelle metallographische Präparation ist aufgrund der eingebrachten mechanischen Kräfte unzureichend. Der flächige Beschuss mit Argon-Ionenstrahlen ist eine technisch anspruchsvolle Methode zur verformungsfreien Präparation von Oberflächen. 

Das Prinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt: Die rotierende Probe wird mit zwei Ionenstrahlen unter einem sehr flachen Einfallswinkel beschossen. Beim Auftreffen der Argon-Ionen auf die Probenoberfläche wird durch deren kinetische Energie Material abgetragen.

Vorgaben für die Ionenstrahlpräparation

• Planparallele Schliffe (oder zugesägte Proben) mit einer maximalen Diagonale von 25 mm
• Schliffhöhe 6–11 mm
• Der zu untersuchende Bereich befindet sich zentrisch im Schliff
• Die Schliffoberfläche ist metallographisch vollständig zu präparieren. Dabei ist darauf zu achten, dass die Verformungen der vorangegangenen Präparationsschritte sehr gründlich abgetragen werden
• Probe, Einbettmittel und Einbetthilfen müssen temperatur- (bis 120° C), vakuum-, elektronenstrahl- und ionenstrahlbeständig sein