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12月19日-22日，大灣區顯微科學與技術聯盟2024冬季論壇在松山湖材料實驗室舉行，一百余位業內權威專家齊聚，共同探討了近使役條件下材料結構基礎研究的關鍵問題。會上，大灣區顯微科學與技術研究中心最新引入的國儀量子SEM5000X蠕變電鏡系統受到了廣泛關注。
大灣區顯微科學與技術聯盟2024冬季論壇會議現場
與會嘉賓參觀SEM5000X蠕變電鏡系統（后排參觀嘉賓從左至右分別為：朱敏潔、馬秀良、張澤、陳立東、吳波、楊立新）
高溫合金、耐熱鈦合金等先進結構材料對高效能源轉化裝置的發展具有決定性作用，是影響國防安全與高端制造業發展的戰略性關鍵材料。對這類先進結構材料的研究而言，傳統的力學性能測試與顯微結構分析往往是分開進行的，這讓我們難以真實了解材料在實際服役條件下的行為規律。
為了解決在使役條件下對材料性能與顯微結構間關系的研究難題，國儀量子基于自主研制的超高分辨場發射掃描電子顯微鏡SEM5000X，結合祺躍科技的原位蠕變測試系統，打造了國內首套全國產的蠕變電鏡系統。
那么，蠕變電鏡究竟是一套什么樣的系統？能為材料科學研究帶來哪些創新呢？
什么是蠕變電鏡？
國儀量子電鏡解決方案部經理鄭健萍介紹，SEM5000X蠕變電鏡系統不僅是臺高分辨的電鏡，還是一套先進的材料研究平臺。它通過“空間換時間”的方法，將傳統固定在電鏡內部的原位儀器革新到電鏡腔體之外，從而滿足上百小時、甚至上千小時的材料性能與微觀結構的同步實時表征。
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SEM5000X蠕變電鏡性能如何？
這套蠕變電鏡系統性能卓越，SEM5000X實現了0.6 nm@15 kV和1.0 nm@1 kV的超高分辨率成像。當配合蠕變系統后，它能8×10-4Pa真空度下，連續100個小時，對材料施加最大4000N的力、最高1200℃的溫度耦合加載，實時觀察材料的微觀結構變化。
能用于哪些研究？
目前，SEM5000X蠕變電鏡系統可以實現室溫條件下的拉伸、壓縮、三點彎曲，以及高溫下的拉伸、蠕變等試驗，同時對材料的微觀結構進行表征分析，也可以結合EBSD探測器，分析材料在試驗過程中的晶相、物相結構演變。也可以模擬材料在服役過程中的受力、力熱耦合場景、并可向蠕變腔體通入一定氣氛，模擬材料的服役環境條件。此外，這套系統還可以升級加配疲勞測試系統、低溫測試系統、電化學測試系統等，以及離子輻照模塊，滿足用戶多樣化的測試需求。
SEM5000X蠕變電鏡系統實現了在納米尺度下，觀察材料在高溫蠕變過程中的結構演變和環境損傷情況，實現了結構表征與性能測試的完美結合，整體性能達到國際領先水平。
從高溫合金的蠕變機理研究到航空發動機關鍵部件的性能評估，從先進納米材料的結構表征到高端芯片的研發制造，這套SEM5000X蠕變電鏡系統正在大灣區顯微科學與技術研究中心發揮著越來越重要的作用。未來，它不僅能突破傳統材料測試的局限，更將為我國先進結構材料的自主創新打下堅實基礎。
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