三维原子探针_3DAP_介绍

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基于三维原子探针对氧化膜的研究机制

基于三维原子探针对氧化膜的研究机制1. 前言在当今材料科学和化学领域，研究人员对氧化膜的构成、特性和应用具有浓厚兴趣。

氧化膜是指金属或合金表面自然形成的一层氧化物薄膜，对于金属材料的稳定性、耐腐蚀性和电化学性能起着至关重要的作用。

然而，传统的表征方法往往难以揭示氧化膜的微观结构和成分分布，因此需要更加先进的研究手段来揭示其研究机制。

2. 三维原子探针技术近年来，随着纳米技术和原子显微镜的发展，三维原子探针技术成为了研究氧化膜的研究利器。

这项技术利用原子显微镜的原子级探针，可以在三维尺度上对材料表面进行高分辨率成分分析和结构表征。

通过三维原子探针技术，研究人员可以直接观察到氧化膜的微观结构、晶体形貌和成分分布，从而揭示其形成和演化机制。

3. 氧化膜的研究成果通过三维原子探针技术的研究，研究人员发现氧化膜不仅仅是简单的氧化物覆盖层，其内部结构十分复杂。

在金属表面形成的氧化膜中，不仅存在着二维氧化物晶体层，还有三维的孔隙结构和纳米级别的氧化物颗粒。

这些微观结构对于氧化膜的稳定性和功能性具有重要影响，而这些结构在传统的研究方法下往往难以揭示。

4. 氧化膜的物理化学性质除了微观结构的表征，三维原子探针技术还可以帮助研究人员揭示氧化膜的物理化学性质。

通过对氧化膜表面进行原子分辨谱学分析，研究人员可以准确测定氧化物的成分、杂质掺杂和晶体缺陷等信息。

三维原子探针技术还可以实现对氧化膜的电化学性能和导电性的直接表征，为氧化膜的应用提供了重要参考。

5. 个人观点和总结基于三维原子探针技术对氧化膜的深入研究，我深切认识到这项技术的重要性和价值所在。

三维原子探针技术不仅可以揭示氧化膜的微观结构和物理化学性质，还可以为金属材料的设计和应用提供重要指导。

未来，随着三维原子探针技术的不断发展和完善，相信它将在材料科学和化学领域发挥越来越重要的作用。

在未来的研究中，我希望能够进一步深入探讨三维原子探针技术在氧化膜研究中的应用，并结合自己的实验和理论研究，为氧化膜的性质和应用做出更多的贡献。

Nb微合金钢中析出相演变过程研究

Nb微合金钢中析出相演变过程研究陈剑;李余飞;赵永桥;刘昭;熊辉辉;张恒华【摘要】为了探索保温时间对析出过程碳化物团簇组织演变的影响,利用电阻加热法将试样加热至1 200℃,固溶10 min后淬火,然后在700℃保温不同时间,并利用3DAP、XRD和电阻率等手段对其进行研究.试验结果表明,随着保温时间的延长,组织中铁素体含量逐渐增加,而电阻率、点阵常数a,c和c/a轴比均出现了明显的减小;保温30 min左右时,电阻率值最低,且试样中C、Nb原子较淬火态出现了明显的偏聚团簇现象,c/a轴比趋于1,说明此时NbC碳化物析出比较充分.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】5页(P12-16)【关键词】保温时间;Nb微合金钢;析出相;演变【作者】陈剑;李余飞;赵永桥;刘昭;熊辉辉;张恒华【作者单位】省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072【正文语种】中文固溶淬火态Nb微合金钢在回火保温的过程中，随着保温时间的延长，碳化物会不断地析出，弥散分布于基体表面，阻碍位错运动，对强化性能起到非常重要的作用［1-4］。

聚焦离子束快速制备锆合金三维原子探针样品

聚焦离子束快速制备锆合金三维原子探针样品梁雪;韩洪秀;黄娇;李慧;李强【摘要】利用聚焦离子束快速精确的定位加工了锆合金的三维原子探针样品,通过合理控制加工束流和时间,制备出的针尖样品满足了三维原子探针观察样品的要求.利用三维原子探针从该样品上采集到了8 000多万的原子信息.聚焦离子束可实现三维原子探针样品的快速,便捷,高效制备.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】3页(P34-36)【关键词】聚焦离子束;针尖样品;三维原子探针;锆合金【作者】梁雪;韩洪秀;黄娇;李慧;李强【作者单位】上海大学材料研究所微结构重点实验室,上海200444;上海大学材料研究所微结构重点实验室,上海200444;上海大学材料研究所微结构重点实验室,上海200444;上海大学材料研究所微结构重点实验室,上海200444;上海大学材料研究所微结构重点实验室,上海200444【正文语种】中文【中图分类】S131.20 引言我国正在大力发展核电事业，作为堆芯结构材料的锆合金，是保证核反应堆安全高效运行的关键。

世界各国都在积极进行锆合金的开发工作，Zr-2、Zr-4、Zr-1Nb( E110)[1] 、E635[2]、Zirlo[3]等新的锆合金材料陆续投入商业应用。

我国现役核电机组堆芯结构所使用的锆合金绝大多数依靠进口，开发具有中国自主知识产权的新型锆合金已成为我国核电技术发展的迫切需要。

开发锆合金的主要方法是在已经商用的锆合金的基础上调整合金成分或者添加新的合金元素。

合金元素在α-Zr中的固溶含量很低，固溶含量比较大的Nb在α-Zr 中也不足1%(质量百分比)[4-5]，而固溶含量比较低的Fe和Cr仅有几十μg/g[6-7]。

锆合金中合金元素的微量变化对锆合金耐腐蚀性能的影响非常显著，而常规的能谱等检测手段很难分辨出锆合金基体中合金元素的微量变化。

三维原子探针通过在样品上施加一个强电压脉冲或者激光脉冲，将其表面原子逐一变成离子而移走，是一种具有原子级空间分辨率的测量和分析方法[8-11]。

上海大学分析测试中心大型仪器对外服务收费标准22216571

3．测数据并解析结构
100元/样
300元/样
800元/样
8பைடு நூலகம்
透射电镜制样
1.薄片切割
2.超声冲样
3.凹坑减薄
4.离子减薄
5.电解双喷
6.碳膜铜网制样
7.高真空蒸镀
8.液氮
9.碳膜铜网
10.刻录数据光盘
40元/样
20元/次
40元/次
60元/时
100元/次
20元/样
100元/次
40元/保温瓶
10元/个
10元/张
当样品一次不能成功，需要多次(n)制样和FIM像观察时：
费用＝1+(2+3)×n+4×总的搜集时间(h)+5
2
高分辨透射电镜（JEM－2010F）
1．普通样品台
2．双倾样品台
3．STEM/HAADF
4．拉伸样品台
5．EDS分析
5．底片
600元/样·h·10幅照片
800元/样·h·10幅照片
800元/样·h·10幅照片
100-500元/样
400/样
200/样
速度不同收费不同
一个谱线100元；8º/min扫描（10º－90º）
超过1000度，每谱线200元。
准直管不同收费不同
每一个谱增加50元。
10
XRD制样
1.切割
2.抛光
3.微区照片
60元/样
60元/样
20元/张
11.
激光显微拉曼光谱
1.偏振拉曼测试
2.标准测试
9
X射线衍射仪
1.广角X－ray衍射
2.标准与摇摆
3.步进扫描
4.薄膜测试

低熔点元素及合金改性HDDR钕铁硼磁粉的研究进展

低熔点元素及合金改性HDDR钕铁硼磁粉的研究进展吕蒙;李文献;朱明原;胡业旻;金红明;李瑛【摘要】氢化-歧化-脱氢-再复合(HDDR)工艺是制备各向异性钕铁硼(NdFeB)磁粉的主要方法.但HDDR磁粉实际矫顽力(HC)较低,重稀土元素Dy的引入可以显著提高其HC,经研究发现引入的Dy主要分布于磁体晶界,起调控晶界相的作用:增加晶界厚度,提高磁粉的各向异性场(HA).但重稀土元素Dy自然资源匮乏且价格昂贵,限制了HDDR磁粉的发展.为减少磁粉中重稀土元素用量、降低成本,研究人员通过晶界扩散低熔点元素及合金来替代重稀土元素Dy,因低熔点物质在扩散过程中呈液相,提高了扩散介质与晶界相的接触面积及扩散系数,有利于其沿晶界扩散并调控晶界相,使磁粉HC提高.对近些年晶界扩散低熔点元素及合金提高HDDR-NdFeB磁粉HC的部分研究成果进行了归纳.%The hydrogenation-disproportionation-desorption-recombination (HDDR) process is the main technique for the fabrication of anisotropic NdFeB magnetic powder.But the intrinsic coercivity (HC) of HDDR magnetic powder is low.The addition of heavy rare earth element Dy could improve its HC.It was found that the added Dy is mainly distributed in the grain boundary of HDDR magnets,which regulates grain boundary phase and increases the thickness of grain boundary to improve the anisotropy field (HA) and HC of the magnets.However,Dy becomes scarcer and more expensive,which limits the practical application of HDDR magnets.To reduce the dependence on heavy rare earth elements and cost,researchers replaced the heavy rare earth element Dy by low melting point elements and their alloys through grain boundary diffusion technique.During diffusion process low meltingpoint metal exists as liquid phase that increases the diffusion coefficient of diffusion medium as well as its contact area with grain boundary phases of HDDR magnets,and benefits its diffusion along grain boundaries and regulation of grain boundary phase.The modified grain boundary in magnets improve HC.This review paper focuses on the research progress in improving HC of HDDR NdFeB magnets by low melting point elements and their alloys.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】11页(P888-898)【关键词】HDDR磁粉;晶界扩散;矫顽力;低熔点金属;微观结构【作者】吕蒙;李文献;朱明原;胡业旻;金红明;李瑛【作者单位】上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院微结构重点实验室,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM273钕铁硼(NdFeB)永磁体由于其远高于其他磁体的磁性能而被广泛应用于电子信息、医疗设备、电动汽车、风力发电等行业,是国民经济和国防工业发展不可或缺的基础功能材料之一.进入21世纪后,随着清洁能源等新兴产业的快速发展,进一步推动了高性能永磁材料,特别是NdFeB永磁体的发展.但同时也对NdFeB永磁体的性能提出了更严格的要求[1-2],需要其具有更高的矫顽力(HC)以抑制磁体在较高温度(150 ℃)下的快速磁衰退现象[3].1989年,Takeshita等[4-6]开发了制备NdFeB磁粉的氢化-歧化-脱氢-再复合(HDDR)工艺,首先使稀土化合物吸氢并歧化分解,然后脱氢促使歧化产物转变成细小晶粒,接近单畴粒子尺寸(250～300 nm).HDDR工艺细化了NdFeB磁粉的晶粒,提高了磁粉的HC[7-9].经过二十多年的发展,HDDR工艺不断地改进和完善,已由最初制备各向同性磁粉发展成为制备高HC各向异性NdFeB磁粉最有效、经济的方法.由此工艺制备的HDDR磁粉最大磁能积值是传统快淬法制备NdFeB磁粉的3～4倍[10].NdFeB磁体的永磁性能具有较大的负温度系数,因而其磁性能会随温度的升高急剧降低,影响其应用.改善钕铁硼磁粉温度特性的措施是提高其各向异性场(HA)及HC[11-12],通常是引入重稀土元素Dy.为探究Dy的作用,Nakamura等[13]于2005年首次将“晶界扩散”(GBD)的概念应用于钕铁硼磁体,对纯Dy、Dy2O3、DyF3和Dy-Ni-Al合金等通过磁控溅射、气相沉积、表面涂覆和浸渍等工艺,在磁体表面形成扩散源并对其扩散过程进行了研究.发现Dy沿着熔融的液态晶界富钕相扩散,修饰、优化磁粉晶界相微观结构和成分,增加了晶界相厚度及去磁耦合能力,提高了磁体的HA,从而使钕铁硼磁体HC提高[14-21].但重稀土元素在自然界储量少、价格昂贵,且Dy与Fe呈反铁磁性易引起磁稀释效应[22-24],而无Dy的HDDR钕铁硼磁粉HC仅有16.5 kOe左右,远不能满足实际应用[25].人们期望通过晶界扩散低熔点金属代替重稀土元素Dy在晶界中的作用,由于低熔点介质在扩散过程中以液相存在,提高了主相与晶界相间的润湿性,促进了晶界相传质过程,有利于其均匀分布,促使磁体HC提高.本文作者就晶界扩散低熔点元素及合金对HDDR-NdFeB磁粉HC的影响进行了阐述.Sepehri-Amin等[25-27]探究了元素Ga对HDDR钕铁硼磁粉晶界相结构和成分的影响.随着脱氢再复合(DR)时间的增加,Ga的扩散可以使晶界相宽度明显增加,并由晶态向非晶态转变(图1).进一步用三维原子探针(3DAP)(图2)分析了Ga在晶界相中的分布,发现Ga的富集促使晶界相中Nd含量升高而Fe、Co含量减少,降低了晶界相的磁导率,说明Ga 的扩散可以增强晶界相去磁交换耦合能力及对畴壁的钉扎作用,使HDDR磁粉HC 提高.Morimoto等[28]通过晶界扩散金属Al制备出HC达22.12 kOe的HDDR磁粉,经研究发现Al的晶界扩散有利于提高主相Nd2Fe14B和晶界相间的润湿性,使晶界变得更加光滑、平直,并且使磁粉晶界相厚度由1.5 nm增加到3 nm(图3),相邻主相被有效分离[29-30].利用电子探针X射线显微(EPMA)分析进一步探究了低熔点金属Al对HDDR磁粉晶界相的优化机制(图4),发现Al元素初始主要集中在主相Nd2Fe14B的表面(图4c).在扩散过程中,Al元素首先在主相Nd2Fe14B的边界处形成富铝金属相,随后富Al相与富Nd相反应形成流动性更好的富Nd-Al液相(图4b),增加了主相-中间相的润湿性,减小了反磁化形核的场所,抑制了反磁化形核.但由于Al元素在主相Nd2Fe14B中的溶解度较大,主相Nd2Fe14B中的Fe易被部分Al替代,使磁粉饱和磁化强度降低[31].Dempsey等[32]对高矫顽力NdFeB膜研究时发现(图5),富钕相中Cu的存在降低了晶界相的熔化温度,增加了主相-晶界相的润湿性,促进了晶界富Nd相的均匀分布,增强了晶界相对主相的磁隔离作用.Liu等[33]研究了晶界扩散Nd70Cu30温度(600、700、800 ℃)对HDDR磁粉微观结构和磁性能的影响,在700 ℃晶界扩散Nd-Cu合金(质量分数为6%)时,磁粉HC达到最大值16.9 kOe.物相分析发现,600 ℃和800 ℃晶界扩散后磁粉特征峰向高角度方向偏移,表明Nd2Fe14B相的晶格发生收缩,可能是由于晶格中残余氢的释放所引起[34-35](图6).通过TEM分析(图7)可知,主相外围形成了光滑连续的晶界富钕相,并且晶界相中的Nd浓度由于液相Nd-Cu合金的进入而高于初始HDDR磁粉,增加了晶界厚度.因此,优化晶界扩散温度不仅有利于低熔点Nd-Cu合金液相对HDDR磁粉晶界相微观结构及成分的修饰和改善,还有利于抑制Nd2Fe14B晶格中残余氢的释放[36]. Sepehri-Amin等[37]的研究结果表明低熔点Nd-Cu合金(Nd80Cu20,熔点为520 ℃)经700～800 ℃扩散处理后进入HDDR磁粉晶界,磁粉HC由16.6 kOe提高到19.5 kOe,提高了17.5%.经TEM分析可知(图8),晶界厚度由1.3 nm增加到2.4 nm.对扩散过程进行微磁学分析发现,低熔点合金液相扩散进入晶界,减小了主相Nd2Fe14B间的磁交换耦合作用,抑制了反磁化形核并且阻碍畴壁移动,使磁粉的矫顽力增加[38].Noguchi等[39]通过扩散三元低熔点合金Nd-Cu-Al制备出高HC的HDDR磁粉.如图9所示,Nd、Cu元素主要富集在晶界上,而Al元素则均匀的弥散分布在主相以及晶界上.由于Nd-Cu和Nd-Al合金的熔点均低于晶界富Nd相的熔点,增加了扩散过程中主相Nd2Fe14B和富稀土相间的润湿性,促进了富钕相的流动,加强了晶界相对主相Nd2Fe14B的包裹,孤立了硬磁相,并使主相表面更加圆滑,使反磁化形核变的更加困难.Wan等[40]选用比Nd-Cu(520 ℃)合金熔点更低的Pr-Cu(质量分数为3%Pr68Cu32,熔点为472 ℃)合金为扩散源,经扩散处理后使HDDR磁粉HC提高到11.4 kOe,而在母合金中直接添加Pr-Cu合金制备的HDDR磁粉HC只有7 kOe.这是因为晶界扩散处理后,三叉区的大块富Nd/Pr相消失,晶界富Nd/Pr相的分布更加均匀.Lin等[41-42]在650 ℃下晶界扩散质量分数为5%的Pr68Cu32合金,制备出HC 达18 kOe的HDDR磁粉,矫顽力增加了近40%.Pr-Cu液相合金通过毛细作用沿主相-晶界相界面扩散,并逐步进入晶界相,使晶界厚度增加,同时主相Nd2Fe14B被连续的液相晶界包裹,相邻主相被晶界相分离(图10).并且扩散处理后晶界相中的铁磁性元素含量明显减小,降低了晶界相的铁磁性[43].Wang等[44]研究了低熔点Nd-Cu合金对热压/热变形HDDR磁体HC的影响,发现扩散质量分数为2% Nd-Cu合金后,磁体相邻主相Nd2Fe14B之间有明显的富钕晶界相形成,厚度为2.4 nm(图11).表明在热压/热变形过程中Nd-Cu液相的扩散,使晶界厚度增加,有效孤立了硬磁相,使硬磁相之间去磁耦合.同时,Nd-Cu液相的添加,使磁体变形能力增强,有助于热变形磁体在形变过程中织构的形成.Zheng等[45]用高硬度碳化钨(WC)作为扩散介质使热变形钕铁硼磁体的HC提高了14%.热压过程中,由于高硬度WC位于片状晶粒边界,使晶粒局部压应力增加,抑制了主相晶粒的增长,降低了粗晶区比例;热变形过程中WC分解,其中C元素进入相邻的主相并与富钕相反应形成含钕碳化物,而主相中的Fe进入晶界WC中形成了新相Fe2W[46-47](图12).新相的形成加强了晶界的钉扎作用,进一步限制了主相晶粒的长大.Li等[48-50]研究了不同扩散物质对一段式热压钕铁硼磁体的影响,发现对矫顽力提高最大的扩散物质为Zn粉,可以使热变形快淬粉(MQPA)磁体的矫顽力提高57%,这是因为低熔点金属Zn在热变形温度的作用下熔化并沿晶界扩散,增强了晶界相的钉扎能力,限制了主相晶粒的增长.Saito等[51]发现质量分数为1% Zn的扩散可以使热压磁体的HC提高57.8%.微观分析表明,磁体HC提升的主要原因是Zn的扩散使磁体主相晶粒尺寸由60 nm 减小到50 nm,细化了晶粒尺寸.Zhou等[52]在烧结钕铁硼磁体表面磁控溅射MgO并研究了其晶界扩散过程对磁性能的影响.发现MgO扩散进入晶界后与晶界相反应生成Nd-O-Fe-Mg新相,改善了主相-晶界相间的润湿性,同时新相的形成加强了晶界对畴壁的钉扎能力.Ni等[53-54]研究发现Al-Cu合金(Al85Cu15,熔点为575±25 ℃)的晶界扩散可以提高晶界富Nd相的流动性,使晶界变得更加清晰、光滑、连续,加强了其对主相的隔离.大量研究表明,无论是晶界扩散低熔点金属、合金或者化合物还是晶界扩散高熔点/高硬度化合物,其对NdFeB磁体HC的提升效果均比较显著.晶界扩散是包含金属学和磁性物理学的复杂过程,其扩散机制仍在不断探索之中并被各国研究者广泛关注.采用晶界扩散低熔点元素及合金替代重稀土元素Dy,是制备高矫顽力无Dy-HDDR 钕铁硼磁粉的重要方法.低熔点扩散源在适宜的扩散工艺下呈液态沿磁粉晶界扩散,促进了扩散介质的流动,使其与晶界相的接触面积及扩散系数增加,便于扩散介质进入晶界富稀土相,调控晶界相微观结构.随着人们对晶界扩散工艺研究的不断深入,晶界扩散介质由含Nd、Pr等元素的低熔点稀土合金逐渐发展到低熔点金属及金属氧化物、氮化物等非稀土扩散介质,进一步减少稀土元素用量,降低生产成本;扩散方法也已发展出磁控溅射,表面涂覆、蒸镀及电镀等多种工艺.然而,由于晶界扩散源(如Al、Cu、Nd-Al等低熔点金属)均为非磁性元素,添加后虽能使磁粉HC显著提高,但同时也可能会导致剩磁(Br)部分降低.因此在不断提高矫顽力的前提下,还应对HDDR钕铁硼磁粉各向异性形成机理,矫顽力形成机制和HDDR工艺展开深入地研究,以开发具有高矫顽力且其他磁能优异的HDDR-NdFeB磁体.*通信作者: 李瑛(1962-),女,博士,教授,博士生导师,主要从事功能材料方面的研究.E-mail:****************.cn【相关文献】[1] 钟明龙,刘徽平.我国钕铁硼永磁材料产业技术现状与发展趋势 [J].电子元件与材料,2013,32(10):6-9.Zhong M L,Liu H P.Industrial technology situation and development trends of Nd-Fe-B permanent magnetic materials in China[J].Electronic Components andMaterials,2013,32(10):6-9.[2] 蒋龙.粘结永磁体及其应用 [J].金属功能材料,1999,6(5):202-204.Jiang L.Bonded permanent magnets and their applies[J].Metallic Functional Materials,1999,6(5):202-204.[3] Zhang Y,Han J,Liu S,et al.Coercivity enhancement by grain refinement for anisotropic Nd2Fe14B-type magnetic powders [J].Scripta Materialia,2016,110:57-60.[4] Takeshita T.Present status of the hydrogenation-decomposition-desorption-recombination process as applied to the production of magnets [J].Journal of Alloys and Compounds,1993,193(1-2):231-234.[5] 罗阳,李红卫,于敦波,等.HDDR各向异性NdFeB研究进展 [J].金属功能材料,2009,16(1):24-28. 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王
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图1
三维原子探针 ( 3DAP)
图 2 6 000 Al 合金在 450 K 时效 24 h
[ 8] [ 9]
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( 编辑 : 周箴纬)
仪器设备介绍
三维原子探针(3DAP) 介绍
材料的性能与显微组织结构密切有关, 而显微组织结构又决定于材料的成分和加工工艺 . 在开发高性能先进材料的过程中, 正确利用现代分析仪器对显微组织结构进行观察研究是非常重要的. 三维原子探针 ( 3DAP) 是在场离子显微镜( FIM) 基础上发展起来的一种分析技术 , 在 FIM 样品尖端叠加脉冲电压使原子电离并蒸发, 用飞行时间质谱仪测定离子的质量电荷比来确定该离子的种类, 用位置敏感探头确定原子的位置. 它可以对不同元素的原子逐个进行分析, 并给出纳米空间中不同元素原子的分布图形, 能够进行定量分析, 是目前最微观并且分析精度较高的一种分析技术. 从分析逐个原子来了解物质微区化学成分的不均匀性, 3DAP 是一种不可替代的分析方法 . 3DAP 可以直接观察到 Cottrell 气团 ; 分析界面处原子的偏聚; 研究弥散相的析出过程 , 非晶晶化时原子扩散和晶体成核过程 ; 分析各种合金元素在纳米晶材料不同相及界面上的分布等. 上海大学从 2003 年开始考虑购买 3DAP, 经过充分调研和论证, 于 2004 年底与英国 Oxford nanoScience Ltd. 签定了购买 3DAP 的合同, 现已经在我校分析测试中心完成安装调试 ( 见图 1) . 这是国内第一台 3DAP。图 2 为 3DAP 显示的 6 000 Al 合金在 450 K 时效 24 h 后基体中形成的富 Mg 和 Si 的偏聚 .
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