材料失效现场分析系统及设备的研制

“材料失效现场分析系统及设备的研制”课题是山东省科技厅1999年科技研究专项计划，以（99）第03号合同下发。本课题的主要目的是将传统的光学金相技术和现代计算机技术结合起来，研制测量材料显微组织和结晶粒度的现场分析技术，在材料使用现场对材料进行快速测量，利用计算机图像处理技术对测量结果进行分析计算，得出材料组织结构，同时，本课题还研究一种新型的分析测试方法，可以对某些非金属固体材料的晶粒度等进行测量。与国内同类仪器相比，本系统：在光源系统的设计上，使用了多种光源，拓展了该系统的应用范围；图像处理软件增加了二维校正系统和图像畸变校正系统，提高了测量的准确性，同时设有多个标准图谱库，实现了金相分析的自动化，提高了工作效率和测量准确性。本系统整体采用便携设计，体积小、重量轻、便于携带，不仅可以对金属材料进行检测，同时还可以对某些非金属材料的晶粒度等进行分析，对某些材料，可以无需样品制备，直接进行观察，尤其适合现场快速观察。

技术性能指标：

重量：显微镜1.4kg,光源1.6kg

尺寸：显微镜 7.5(长)×9.5（宽）×20.5（高）cm；

可见光光源 7.5(高)×8.5（宽）×13（长）cm

目镜：放大倍数为10× 和12.5×

物镜：10×、20×、40×

物镜放大倍数示值偏差：小于±5%

物镜分辨率：分辨率为0.4μm（40×）

系统总放大倍数：469×、900×、1790×

光学系统成像质量：清晰、无色差

失效分析是指分析失效的原因，并提出相应的对策和预防措施的一种技术活动和管理活动。失效分析的目的是减少同类失效事件的重复发生，提高产品质量和效益。随着我国加入WTO，人们的质量意识日益加强，材料失效分析越来越受到重视，企业将失效分析作为提高产品质量的主要手段，成立专门的技术机构，加强对在线设备的现场检修，以避免恶性事故的发生，目前，失效分析已在防止事故重复发生，控制事故扩展，找出事故关键，提高产品质量、指导改进工艺、提供技术改造、制定技术文件、事故仲裁、案件侦破、失效保险案件等方面得到广泛应用，在国民经济和技术进步中发挥着日益重要的作用。随着国家对失效分析的重视，失效分析仪器设备的利用率和需求量大幅度增加，具有很大的市场。如何对非金属固体材料的晶粒度进行无损检测一直是个难题，尤其对一些价值很高的非金属材料，如：翡翠、软玉等，其晶粒度的大小是影响其质量的重要因素，但到目前为止，还没有十分有效的方法对其晶粒度进行测试，因此，本课题研究的非金属材料晶粒度无损检测技术也具有很大的应用市场。

失效分析检测仪器种类很多，其中，光学金相显微镜是利用率较高的设备，与传统技术和其它类似技术相比，本技术利用计算机图像处理技术对测量结果进行自动分析计算，省去了照相、冲洗照片等繁复的程序，具有体积小、重量轻、便于携带、样品制备简单、检测速度快、成像清晰、测量准确度高等优点，不仅可以在实验室内使用，同时也可以在材料使用现场进行检测。测试结果证明，本系统的技术指标接近于大型显微镜的性能指标，但价格远低于大型显微镜的价格，同时也远低于国内外同类产品的价格。目前，本技术国内潜在用户很多，如按年销量：光学系统10套，非金属材料颗粒度仪10套，每套价格：光学系统6万元，非金属材料颗粒度仪8万元计算，年销售额140万元，纯利润70万元，具有一定的经济效益。同时，本系统为材料失效分析提供了有效的在线检测手段，对设备维护、避免恶性事故的发生具有重要的社会意义。因此，本系统具有很大的推广应用前景。