Analyse des matériaux

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L’analyse des matériaux permet de regarder en profondeur dans le matériau lui-même. Elle doit ainsi permettre de détecter les défauts et d’y remédier. L’ensemble du travail d’analyse est effectué au Umwelt-Campus Birkenfeld par le professeur Stefan Trapp. Il est depuis le début directeur du laboratoire de traitement de surface et peut donc s’appuyer sur une longue expertise dans le domaine de l’analyse des matériaux.

PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS

Séparer

Le tronçonnage à l’aide de la tronçonneuse de précision sert à prélever de petits échantillons dans un grand corps d’échantillon.
Le refroidissement permanent combiné à l’avance oscillante permet d’éviter la surchauffe et la déformation de la structure.

Données techniques:

  • ATM Brillant 250 Tronçonneuse humide
  • Taille de l’échantillon : max D = 100
  • Avance : oscillante
  • Vitesse de rotation : max. 3000rpm
  • Disques à tronçonner pour différentes applications

Intégrer

Ici, les échantillons sont positionnés/fixés, puis comprimés avec la poudre correspondante pour former un échantillon de 40 mm. Les échantillons sont ainsi plus faciles à manipuler pour les traitements ultérieurs.

Données techniques :
Bühler SimpliMet 1000

• Électrohydraulique
• Pression d’enrobage : 80 à 300 bar
• température d’enrobage : 50 – 180°C
• Forme de la presse : 40mm

Bühler SimpliMet 1000
Bühler Alpha Phoenix

Ponçage / polissage

Les échantillons produits doivent être rectifiés et polis afin de pouvoir les soumettre ensuite à une analyse structurelle.

Données techniques :
Bühler Alpha Phoenix

• Diamètre du disque : 250mm
• vitesse de rotation : 150-300rpm
• Nombre d’échantillons : max. 4
• pression de polissage réglable
• différents produits de polissage

Cuisson à la vapeur

Il est ainsi possible de rendre conductrices des surfaces non métalliques en les vaporisant avec du carbone, afin de pouvoir effectuer des analyses au microscope électronique à balayage. En outre, il est possible de réaliser des analyses spéciales de matériaux.

Données techniques :
Balzer Union CED 010

• vide : 0,05 mbar
• Matériau pour le vaporisage : fil de carbone

Balzer Union CED 010
Palaron Equipment SEM Coating E5100

Sputter

Il est possible d’appliquer de l’or sur les échantillons afin de les rendre conducteurs pour la microscopie électronique à balayage.

Données techniques:
Palaron Equipment SEM Coating E5100

• Gaz de processus : argon
• Moyen : Goldtarget

MICROCOPIE

Leica M80

Microscope à zoom stéréoscopique

Un microscope simple pour se faire une première idée. Il est possible d’y effectuer des préparations des échantillons à l’aide de pincettes et d’un scalpel.

Données techniques :
Leica M80

  • Agrandissement : max. X6
  • Éclairage : éclairage annulaire LED et col de cygne

Microscope à système

Ce microscope système permet d’enregistrer des images de contraste en champ clair/champ foncé. Il est ainsi possible d’effectuer les premières analyses de la structure.

Données techniques :
Olympus BX 40

  • grossissement max. : X1000
  • résolution maximale : 0,27 µ
  • Précision de la mise au point : env. 1 µ
  • Éclairage : éclairage de charbons pour lumière réfléchie
  • Tourelle porte-objectifs 5x
Olympus BX 40
Keyence VHX-700F

Microscope numérique

Grâce à ses différents objectifs, le microscope numérique est un microscope universel qui permet de réaliser des observations simples et des analyses de structure. Il est possible d’effectuer des mesures, ce qui est indispensable pour des protocoles détaillés.

Données techniques :
Keyence VHX-700F

  • 1/1/8 récepteur d’image CCD
  • résolution maximale : 2 millions de pixels
  • Représentation 3D de la surface
  • Objectif de proximité : grossissement X5 – X50
  • Objectif zoom : grossissement X20 – X200
  • Objectif zoom universel : grossissement X100-X1000
  • Objectif zoom haute résolution : grossissement X500-X5000

Microscope électronique à balayage

Le microscope électronique à balayage fait partie des microscopes à haute résolution qui, malgré un grand grossissement, possèdent une grande profondeur de champ. Ce microscope permet de réaliser des analyses de microstructures et de matériaux.

Données techniques :
Joel JSM 6610 SE

  • Cathodes : Tungstène, LaB6
  • Résolution : env. 0,5 nm à 5kV
  • Grossissement : X5 – X300000

Détecteurs :

  • Détecteur d’électrons secondaires (SE)
  • Détecteur d’électrons rétrodiffusés (BSE), pour la représentation du contraste des matériaux
  • Analyse par rayons X à dispersion d’énergie (EDX)
  • détection quantitative et qualitative d’éléments
  • Analyse de points et de lignes et images de répartition
  • Table d’échantillons : 5 axes
  • Poids de l’échantillon : max 1kg
Joel JSM 6610 SE

Prof. Dr. Stefan Trapp

Professeur de planification/technique de l’environnement – spécialité physique et technique énergétique

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Steven Hohmann

Employé FB Umweltplanung/Umwelttechnik – FR Maschinenbau