SPM合作研究发表国际顶级期刊丨探究Cu-Ni-Al合金增强的奥秘

近期，大连理工大学李晓娜副教授团队采用立方状γ′相共格析出强化机制，成功制备了具有优异综合力学性质、高熔点、高软化温度的Cu-Ni-Al合金，解决了铜合金耐热性不足的问题。该研究成果发表在国际金属材料领域顶级期刊《Acta Materialia》上。岛津上海分析中心SPM（扫描探针显微镜）应用工程师刘仁威博士作为共同作者，采用岛津SPM-9700HT完成了Cu-Ni-Al合金表面电流测试的表征工作。

图1 文章首页

本文研究的Cu_x[Ni₃Al₁]合金体系为γ+γ′相双相混合系统，γ和γ′相都存在溶质固溶，这会引起两相电阻率的变化，因而需要对两相导电性能的差异进行实际分析。

而岛津SPM的表面电流测试模式可以对精密抛光后的合金表面，在施加恒定偏压的情况下进行扫描，检测探针和合金之间的电流，从而直观地展示合金表面电流的分布情况。

图2 Cux[Ni₃Al₁]合金γ相和γ′相的SPM表面电流图

如图2所示，蓝色和红色区域分别代表γ相和γ′相，其对应的电流值分别为15.55 nA和0.76 nA，电流值越大代表此处的导电性能越好，由此可知，溶质固溶加大了两相电阻差值。同时可以观察到，红色区域存在立方状和弥散分布的小颗粒，其原因在于低温时效过程中纳米球状γ′相的析出。

在此基础上，李晓娜副教授课题组结合TEM、FIB-SEM的分析，确定了Cu_x[Ni₃Al₁]合金的导电主体为γ相，且γ′相对电阻率影响很小，为该合金优异物理性能的解析奠定了坚实的基础。

图3  扫描探针显微镜SPM-9700HT

（带环境控制舱系统）

岛津公司作为SPM厂商，具有一系列不同型号的SPM，其中SPM-9700HT（图3）是公司旗下目前畅销的扫描探针显微镜。其具有的独特优势（图4）有：

图4  SPM具有的独特优势

文章的第一作者利助民博士表示：“纯Cu和纯Ni₃Al相的电阻率相差一个数量级，分别为1.7×10^-8 Ω·m和(28.1~51.3)×10^-8 Ω·m。但是在我们研究的γ+γ′双相Cu_x[Ni₃Al₁]合金中两相都存在溶质固溶，会引起两相电阻率变化（差异变小），因此很难对两相导电性能的差异进行表征以确定合金的导电主体。而在此研究中，除了使用AFM电流模式，无法用其他电测方式对比出两相的导电性能差异。在岛津分析中心刘仁威博士的帮助下，完成了对该合金样品表面电流的测试。通过分析电流值的差异，非常直观的反映了该合金中导电主体的分布。特别感谢岛津分析中心，希望在后续的合作中大家能够进一步拓展应用研究，取得更好的实验成果”。

撰稿人：刘仁威