基于聚焦离子束的微米铝粉界面结构制备和氧化特性研究
2021-11-01王敬凯睢贺良索志荣
王敬凯,陈 捷,刘 帅,睢贺良,索志荣,银 颖,
(1. 西南科技大学材料科学与工程学院,四川 绵阳 621010;2. 中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621999;3. 西安石油大学理学院,陕西 西安 710065)
1 引言
金属铝粉的化学性质较为活泼,在空气环境下极易发生表面氧化而形成“金属核/氧化层”的核-壳结构[1-2],且高温、高相对湿度及高比表面积等条件均会加速其氧化过程[3-4]。表面氧化层将对微纳米尺度下金属铝颗粒的化学活性、燃烧特性及导热系数等性能造成不良影响[5-8]。因此,精确表征铝粉颗粒在不同环境下的表面氧化层结构,将为提高其在严苛条件下的服役性能提供重要参考。高分辨透射电子显微镜(High Resolution Transmission Electron Microscopy,HRTEM)能够实现对纳米级铝颗粒微观结构的直接表征[9-12],然而,当铝颗粒尺度处于微米或亚微米量级时,电子无法穿透样品导致其内部结构无法成像,严重限制了对铝粉颗粒表面和内部结构的有效分析。同时,由于加工精度的限制,传统的离子减薄、双喷等手段也无法满足TEM 样品制备及表征的要求。因此,选择先进的微纳米加工技术,开发针对微米尺度材料的结构表征新方法,对研究铝粉在不同老化条件下的结构演化过程具有重要意义。
聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)技术是把离子束斑聚焦到亚微米甚至纳米级尺寸,通过偏转系统实现微细束加工的新技术,可实现对材料微观区域的高精度减薄、刻蚀等功能,目前已广泛应用于微/纳米加工领域[13-14]。然而,借助FIB 技术对微米铝颗粒进行高精度微纳米加工,实现其“金属核/氧化层”表界面结构的有效表征,目前相关的研究工作仍未开展。……
