復(fù)合材料指兩種或多種物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。為此，對(duì)復(fù)合材料的形貌結(jié)構(gòu)、成分及缺陷檢測(cè)尤為重要。復(fù)合材料是指多相結(jié)構(gòu)的混合物，按其相組成可分為兩個(gè)基本組分：一個(gè)是基體相即基體材料，起著“把增強(qiáng)材料粘結(jié)在一起、向增強(qiáng)材料傳遞均衡載荷、保護(hù)增強(qiáng)材料不受環(huán)境損傷”等作用，一般是連續(xù)的；另一個(gè)是增強(qiáng)相即增強(qiáng)材料，主要有纖維、晶須、顆粒等，一般是不連續(xù)的，被基體相所分割，呈獨(dú)立分散狀態(tài)。復(fù)合材料的種類比較繁多，采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，有不同的分類結(jié)果。一般有四種分類標(biāo)準(zhǔn)：按增強(qiáng)體、基體材料、使用性能、增強(qiáng)纖維類型等。本文中的分類著重使用基體材料分類，具體有以下三類：有聚合物基、金屬基、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料。其中聚合物基復(fù)合材料是使用的最早、應(yīng)用范圍最廣的復(fù)合材料，主要有聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、熱塑性樹脂等；金屬基復(fù)合材料基體金屬主要有鋁和鋁合金、鈦合金、鎳合金等金屬；無機(jī)非金屬復(fù)合材料的基體的種類品種繁多，主要有陶瓷、玻璃、水泥等。掃描電子顯微鏡采用聚焦電子束在試樣表面逐點(diǎn)掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆粒，成像信號(hào)可以是二次電子、背散射電子、特征X射線或俄歇電子。其中二次電子是最主要的成像信號(hào)，用于進(jìn)行材料的表面形貌分析。由電子槍發(fā)射的電子，以其交叉斑作為電子源，經(jīng)二級(jí)聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強(qiáng)度和束斑直徑的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動(dòng)下，于試樣表面作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射(以及其它物理信號(hào))，二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號(hào)被探測(cè)器收集轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。表面是指物體的盡端。表面分析是指用以對(duì)表面的特性和表面現(xiàn)象進(jìn)行分析、測(cè)量的方法和技術(shù)。是掃描電鏡最基本、最普遍的用途。通常用二次電子成像，來觀察樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成等情況。掃描電子顯微鏡的重要特點(diǎn)是景深大，圖像富立體感，具有三維形態(tài)，能夠提供比其他分析手段多得多的信息。掃描電子顯微鏡所顯示的斷口形貌從深層次、高景深的角度呈現(xiàn)材料斷裂的本質(zhì)。在材料斷裂原因的分析、事故原因的分析以及工藝合理性的判定等方面是一個(gè)強(qiáng)有力的手段。而對(duì)復(fù)合材料的分析工作中，經(jīng)常用掃描電鏡來觀察材料斷面，考察改性填料不同配比對(duì)其力學(xué)性能的影響，為新材料的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。通過SEM對(duì)淀粉復(fù)合材料拉拔斷口形貌的觀察，對(duì)碳纖維復(fù)合材料拉拔斷口形貌的觀察，從中可以看出填料的分散情況。分析過程中。在獲得形貌放大像后，往往希望能同時(shí)進(jìn)行原位化學(xué)成分或晶體結(jié)構(gòu)分析，提供包括形貌、成分、晶體結(jié)構(gòu)或位向在內(nèi)的豐富資料，以便能夠更全面、客觀地進(jìn)行判斷分析。為此，相繼出現(xiàn)了掃描電子顯微鏡一電子探針多種分析功能的組合型儀器。當(dāng)入射電子與樣品相互作用時(shí)，把樣品中原子的內(nèi)層電子激發(fā)出來，變成二次電子，原子中的外層電子有比較高的能量，外層電子通過躍遷填補(bǔ)內(nèi)層電子的空缺，把多余的能量用電磁波的形式發(fā)射出來，形成帶有原子特征信息的特征X射線。掃描電鏡中，在形貌觀察的同時(shí)，利用特征X射線可以方便地進(jìn)行微區(qū)成分分析。常用的是能譜(EDS)。EDS在成分分析中的應(yīng)用：如下是金屬基復(fù)合材料中的EDS分析。如下圖所示是定點(diǎn)EDS分析，從圖中可以看出所有元素的特征X射線信號(hào)，從而得出各點(diǎn)位的元素含量。線分析是用于測(cè)定某種元素沿給定直線分布的情況，改變位置，便可得到另一元素的強(qiáng)度分布。掃描電子顯微鏡在材料的分析和研究方面應(yīng)用十分廣泛。近些年來，隨著電子顯微術(shù)和先進(jìn)的分析儀器的不斷發(fā)展和各項(xiàng)分析手段聯(lián)用技術(shù)的進(jìn)一步完善，使得無機(jī)材料的研究在微觀領(lǐng)域取得了令人鼓舞的成績(jī)。而在科技迅猛發(fā)展的今天。各種行業(yè)對(duì)檢測(cè)技術(shù)水平的要求日益提高。掃描電鏡將以其獨(dú)有的優(yōu)越性，必將在材料分析領(lǐng)域中擔(dān)當(dāng)越來越重要的角色。
