Análisis microestructural

Nuestro experimentado equipo analiza en modernos laboratorios equipados aleaciones metálicas (por ejemplo, acero, aleaciones de Al, Ti, Mg o Cu, etc.), metales duros, cerámicas, compuestos, polvos, revestimientos, etc. La experiencia disponible nos permite ayudar a nuestros clientes utilizando métodos proporcionados por:

• Materialografía:
  Las investigaciones metalográficas sirven para describir cualitativa y cuantitativamente la estructura de los materiales utilizando métodos microscópicos. Para los análisis metalográficos, se preparan secciones transversales utilizando procedimientos de preparación avanzados (como mecánicos, electroquímicos, químicos). A continuación, se examinan las microestructuras de estas secciones transversales mediante microscopía óptica o microscopía electrónica de barrido y se determinan características como las proporciones de las fases, el tamaño de los granos, la distribución del tamaño de los granos, el tamaño de las partículas y los precipitados. Esto nos permite realizar un análisis en profundidad de los materiales y posibilita un análisis de fallos y fracturas de alta calidad.

• Microscopía óptica

Con la ayuda de diversos microscopios ópticos modernos (microscopía estereoscópica y de luz reflejada) se pueden visualizar en detalle las estructuras superficiales. Esto incluye, entre otras cosas, el análisis de superficies de fracturas, exámenes metalográficos, medición del grosor de capas en secciones transversales y mucho más.

• Microscopía electrónica:

La microscopía electrónica de barrido (SEM) permite obtener imágenes de alta resolución de muestras de materiales y componentes. El uso de distintos detectores proporciona información diferente sobre la estructura de la superficie examinada: la topografía puede visualizarse mejor con electrones secundarios (detector SE), mientras que los electrones retrodispersados (detector BSE) se utilizan para imágenes de contraste de materiales. Un detector en la lente permite obtener imágenes de alta resolución con resoluciones de hasta nm.

Además, la superficie de la muestra puede procesarse in situ a escala submicrométrica mediante un haz de iones focalizado (FIB) para examinar la zona situada inmediatamente debajo de la superficie. Esto se utiliza, por ejemplo, para analizar estructuras de capas o en el análisis de fallos. La obtención de imágenes de la muestra mediante un haz de iones también permite visualizar la estructura del grano con gran contraste.

Los SEM también están equipados con modernos sistemas EDX que permiten realizar análisis químicos de la superficie examinada (o en la sección FIB). Las cuestiones más complejas pueden investigarse mediante escaneados lineales, que muestran el curso de concentración de los elementos seleccionados.

Para examinar en detalle la estructura cristalina de un material, se dispone de la difracción de retrodispersión de electrones (EBSD). Con este moderno método se pueden examinar microestructuras con alta resolución lateral para determinar las siguientes características: identificación de fases individuales, examen de los límites de grano, diferencias de orientación de granos vecinos, identificación de precipitados, etc.

• Análisis de superficies basado en modelos 3D:

Las superficies se investigan mediante métodos ópticos para determinar su rugosidad, ondulación y planitud. Por un lado, se pueden medir determinadas estructuras (p. ej., picos, valles, surcos, poros, adherencias de partículas, etc.) y, por otro, se puede caracterizar cuantitativamente la superficie (determinación de R_a, R_z y otras características estadísticas de la superficie). Los parámetros cuantitativos se determinan a partir de mediciones de perfiles 2D y mediciones de superficies 3D.

Como alternativa a la utilización de métodos puramente ópticos, también es posible generar un modelo digital de la superficie a partir de imágenes SEM utilizando complejos programas informáticos y derivar de este modelo los parámetros de superficie antes mencionados. Esto permite evaluar la ondulación y la rugosidad, así como medir estructuras incluso en superficies que no son accesibles a la inspección óptica (por ejemplo, engranajes en miniatura de piezas de transmisión).

• Mediciones de (micro)dureza:

La dureza de los metales, los no metales y los revestimientos se determina mediante ensayos de penetración: La dureza se define como la resistencia a la penetración de una probeta; el tamaño de la huella permanente de la probeta sirve como variable de medición (método Vickers, Knoop o Brinell).

Para determinar la profundidad de temple, la profundidad de dureza superficial y la profundidad de dureza de nitruración de los aceros templados superficialmente, se colocan una serie de muescas de dureza en la sección transversal pulida desde el borde de la muestra hacia el centro de la misma. Las profundidades de dureza correspondientes se derivan de la curva dureza-profundidad determinada de este modo.

El moderno equipo de última generación disponible en AAC permite la investigación (totalmente automatizada) de la dureza basada en Vickers y Knoop con cargas en el rango de 0,25 g - 62,5 kg. Además, se pueden realizar mapeados de arnés (por ejemplo, escaneados lineales, escaneados matriciales) para evaluar la distribución lateral de las propiedades mecánicas.

Como ampliación del ensayo de dureza clásico, los parámetros del material (como la dureza, el módulo elástico, el límite elástico y la amortiguación del material) también pueden determinarse mediante ensayos de penetración con fuerzas muy pequeñas (micro y nanoindentación). Los parámetros se calculan a partir de la curva fuerza-distancia medida durante el ensayo y de la impresión determinada en el transcurso del examen posterior al ensayo.

• Medición del grosor de las capas

La medición del grosor de las capas es un componente esencial en el desarrollo de nuevos sistemas de capas y para analizar las capas funcionales existentes (por ejemplo, en el marco de un análisis de daños). El grosor de los sistemas de capas suele oscilar entre unos pocos nanómetros y unos pocos micrómetros. Según el tipo de capa, el sustrato y la resolución deseada, se utilizan distintos métodos: En un ensayo destructivo, la muestra se corta transversalmente y la micrografía se examina con métodos de microscopía óptica y electrónica. Un método mínimamente destructivo consiste en medir el grosor de la capa en una sección de FIB preparada in situ: el material de la muestra se elimina en un rango de unas pocas µm utilizando un haz de iones focalizado y se analiza la superficie de corte resultante. La zona situada fuera del corte FIB permanece intacta.