利用高温激光共聚焦显微镜研究金属微观组织变化

   快速加热和冷却是焊接条件的特征之一。金属在快速加热条件下表现出非平衡相变行为。这种非平衡相变行为导致在室温下出现意想不到的微观结构。理解这种行为对于精确控制焊缝的微观结构是至关重要的。在快速冷却/加热条件下，原位观测技术可以很好地跟踪相变过程。

       TRXRD技术提供了关于相变的有价值的信息，例如相变期间的相位识别和元素划分。高温激光共聚焦显微镜（LSCM）系统适用于热循环下的相变跟踪，可以很好地了解微观组织的形貌和微观组织生长的原因。

   研究人员通过时间分辨x射线衍射（TRXRD）技术直接证实了凝固的初相取决于冷却速率。在快速冷却条件下，铁-碳-铝-锰钢的初始相由δ相转变为奥氏体相。

  随着冷却速率的增加，凝固路径由δ-铁素体区向奥氏体区转变；

  在快速冷却的情况下，室温下的δ-铁素体的数量是出乎意料的；

  通过在室温下δ-铁素体的数量来估计凝固路径。

本文介绍了利用高温激光共聚焦显微镜实时原位观察金属相变中的应用（合金钢的相变）。

图1.冷却循环下低温相变钢发生相变的原位观察图像（LSCM）

图2.d-间距，强度，时间和温度图（TRXRD）

   图2为低温相变时的d-间距，强度，时间，温度图的相互关系。图中显示了γ111, α^,110, γ200, α’200,γ220, α’211,γ311, α222 和γ’220从右侧开始反射。温度曲线上的标记与图1相对应，奥氏体的衍射峰转变为马氏体的衍射峰。这一变化与高温激光共聚焦显微镜原位观察图像的结果一致。结果表明，高温共聚焦显微镜能够在真实空间和倒易空间中原位观察金属的相变过程。