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MICROSCOPIA ELETRÔNICA PARA CARACTERIZAÇÃO
DE MATERIAIS
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Microscopia Eletrônica de Varredura – MEVMicroscopia Eletrônica de Transmissão - MET
Profs: Ana Maria Maliska e Douglas Langie da Silva
MICROSCOPIA ELETRÔNICA
- exame micrográfico com auxílio de MEV e MET - identificaçãoda microestrutura, análise da superfície, fratura, discordâncias, orientação cristalina.
Exame Micrográfico: correlaciona a microestrutura do material com as propriedades mecânicas, composição, processo de fabricação, etc.
- exame micrográfico com auxílio de microscópio ótico –identificação da microestrutura (granulação do material, fases presentes, inclusões, poros, etc.)
A caracterização de materiais é realizada principalmentepelo exame micrográfico.
FONTES
Microscopia ótica – usa normalmente a luz visível.
700-860Infravermelho
400-700Luz visível
15-400ultravioleta
0,01-15Raios-X
0,005Elétrons
Comprimento de onda, nm
Radiação
ESCALAS DE OBSERVAÇÃO
Cristal e estrutura das interfaces
Defeitos pontuais
Discordâncias
Grãos e contornos de fase
Fenômenos de precipitação
Grão e tamanho de partículas
Morfologia das fases e anisotropia
Defeitos
Porosidade, trincas e inclusões
Aspectos característicos
Difração de raios-X
Microscopia de tunelamento
MET de alta resolução
MET e MEV
Microscopia de força atômica
Microscopia ótica
Microscopia eletrônica de varredura
Inspeção Visual
Radiografia por raios-X
Inspeção ultrasonica
Técnicas
x106x104x102x1Ampliação típica
NanoestruturaMicroestruturaMesoestruturaMacroestruturaEscala
Objetivo
Observação e análise microestrutural de objetos sólidos
Características• baixa resolução ~ 0,5 m (aumento máximo de 2.000X)• imagem plana - sem profundidade de foco
• preparação especial da amostra (lixamento, polimento, ataque)
Microscopia Ótica
Microscopia Ótica
• ferramenta mais usada para a caracterização morfológica• primeira técnica a ser usada para examinar a microestrutura
Microscópios óticos usados para observação
Luz refletida Metais, polímeros e minerais
Luz transmitida Polímeros e minerais
Microscópios Óticos - Modelos
Microscópio metalúrgico de amostra normal
Microscópio metalúrgico de amostra invertida
MICROESTRUTURAS
Ferro puro Alumina
Metais Cerâmicos
ESTRUTURA CRISTALINA DOS SÓLIDOS
Materiais policristalinos – Formação dos grãos
Nucleação dos cristais
Formação dos grãoscom diferentes formas
Crescimento dos cristais
Aspecto dos grãos noMicroscópio Ótico
ESTRUTURA CRISTALINA DOS SÓLIDOS
Células Unitárias• cúbica de face centrada - CFC• cúbica de corpo centrado - CCC• cúbica tetragonal compacta - CTC
CFC CCC CTC
Aço Carbono - perlita1000X
1000X1000X
Martensita
Aço Carbono Perlita esferoidizada
1000X
MICROESTRUTURA AÇOS
Aço Carbono Ferro puro sinterizado
MICROESTRUTURA AÇOS
Aço Carbono - 1045 Aço Carbono – 1045 Conformado
MICROESTRUTURA AÇOS
Microscopia Eletrônica de Varredura
Objetivo
Observação e análise microestrutural de objetos sólidos
Características• alta resolução – 0,2 a 5 nm (MO ~ 0,5 m)• grande profundidade de foco - topografia
• imagem de composição
• fácil preparação da amostra
Imagens do MEV
Elevada resolução - imagem ES
Imagens do MEV
Topografia - imagem ES
Imagens do MEV
Composição - imagem ER
Microanálise
Espectro por EDS de amostra Cu-Al
Materiais observados no MEV
Materiais Metálicos
Aço carbonolamelas da perlita
Micrografia Ótica
Micrografia Eletrônica
Materiais observados no MEV
Materiais Metálicos – Fratura
Fratura em materiais metálicos porosos
Materiais observados no MEV
Cerâmico Concreto
Compósito
Cement reinforçado com fibra de polipropileno
Materiais observados no MEV
Polímeros
Esferas de isopor
Materiais observados no MEV
Tecidos
Fibras toalha de banho
Partículas de pósobre tecido
Materiais observados no MEV
Materiais Biológicos
Plantas - Canais
Materiais observados no MEV
Materiais Biológicos
Pólen
Imagens do MEV
Imagem colorida do MEV através de software
Microscópios Convencionais e Ambientais
Imagem no MEVConvencional
Fio de cabelo
Imagem no MEV Convencional
Imagem no MEV Ambiental
Fio de cabelo com gotas de água
Detectores - Imagem
Composição - imagem ER
Origem: - elétrons do feixe retroespalhados
Características: - imagem composição- baixa resolução
Imagem BSE - composição X-ray mapping
Microanálise
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