收藏！20张精美的材料微观组织照片！

2017-12-23 化学加

来源 | 编辑 | 化学加

导读

材料之美不仅体现在宏观，也表现在其微观组织。为了让更多材料人欣赏到美轮美奂的材料组织，培养探索微观世界的兴趣，提高仪器使用水平与艺术鉴赏能力，材料科学与工程微信公众号继成功举办三届金相大赛后，特此举办第四届材料微结构大赛。欢迎投稿、合作等，点击此处查看详情。(第四届材料微结构大赛正式开始！更有专家点评、好礼相送！)。

跳转阅读→美国化学会C&EN杂志：2017年化学领域八大科研进展！

我们一起来赏析往届的部分精美材料微观组织吧：

【1静永娟】材料介绍：Ti6Al4V 合金钎焊接头织构。基体材料：（α+β）双态锻造组织Ti6Al4V合金。钎料：自主设计成分并申请国防专利的钛基钎料。设备介绍：采用电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction，简称EBSD) 技术对钎焊接头进行界面组织分析。设备为扫描电子显微镜，JEOLJXA 8200。作品描述：主要反映了钛合金钎焊接头织构和基体织构现象。照片中微观组织包括两部分：基体组织和界面组织，界面位于图片中心，宽度约为200um；基体位于界面两侧。界面组织为完全魏氏体组织、界面组织均匀并晶粒尺寸细小（平均晶粒尺寸为55um）、且无金属间化合物；界面晶粒晶体结构包括HCP 和BCC两种，其中HCP 结构的晶粒体积分数为93%。照片尤其反映了钎焊界面织构现象，如图中位于界面连续存在的绿色晶粒，其取向为[110](BCC)即[10-20](HCP)。[10-20](HCP)为密排六方晶体的软取向，有利于缓解静载荷、特别是循环载荷下界面微区内力的传递，抑制接头脆断，提高接头强度和疲劳寿命。测试证明具备该组织特征的接头其静力下强度与基体等强。基体组织（Ti6Al4V 合金锻件）经钎焊后未发生相转变和组织粗化，保持（α+β）双态组织形貌；照片同时反映了目前已满足工程应用要求的Ti6Al4V 合金锻件仍存在不可忽视的织构，如图片右侧红色区域，此织构为[001](bcc)，织构尺度为200 X400 um。该发现有力解释了基体材料在材料复验时出现的力学性能波动。【专家点评】该作品图片大方、美观，作品描述清晰，组织分析有理有据，更为科学的评价了该材料，也为合理的使用该材料提供了可靠数据。EBSD图片清晰，分辨率高，美观度较好。通过EBSD实验分析了钛合金钎焊接头织构和基体织构现象，对于理解该接头的力学性能有着较大的学术价值。作品描述清楚，但过于学术化，缺少更多的艺术价值。科学性较强，画面较立体，但艺术性需进一步挖掘。犹如漂亮的毛毯；图片技术解释很清楚；图片很漂亮，有看万花筒的意境。很大的想象空间！

【2吴钱芝，孙中文】怒放的生命。没有一种奇迹称为不朽，没有一种生命称为传奇，它是龟裂大地母亲孕育出来的希望，然而它并没有“飒飒西风满院栽”的壮阔，亦没有“不随黄叶舞秋风”的随遇而安，似乎在她的世界里没有四时之景和阴晴冷暖，在龟裂母亲的孕育下她只知道自己是以为没有时间和空间的紫衣姑娘罢了！掩卷沉思，这样的生命曾经在我们漠然的冷视中挣扎，又在生命与生命的交融中被唤醒良知，她的可贵，不禁贵于在世的存在，更在于生命能唤醒人性，怒放另一孤注生命的那一团火，在她的世界里只有拼命地活下去，又因为只有她的存在才能体现出怒放Co(OH)2是生命的一种不可或缺的态度，曾几何时，这不正是我们这些浮躁之人所需要的么？因其特殊的空间层状结构，从而具备良好的氧化还原性和突出的电容性能并且其资源丰富，环境友好，是近年来人们研究较多的对象，成为有望替代贵金属氧化物RuO2的电极材料，Co(OH)2其比电容理论数值≥2600F/g不同的形态对应不同的的电化学性能，图中的花瓣状Co(OH)2测试其比电容，电流密度为5mA/s时，其比电容为372.7F/g，而电流密度10mA/s时，比电容为310.6 F/g。【专家点评】图片拍摄效果好，作品描述角度新颖，新型的电极材料为生产生活带来便利。SEM照片清晰，画面唯美。学术性较好，作品描述用心且贴切，能从中读出力量，升华了作品立意，印象深刻。主题鲜明，描述得当，艺术性较强。图片漂亮，创意很好，图文匹配的很好，既能看到有趣的图片，又能了解图片后的故事，甚好！作品介绍比作品本身更美。直接的视觉刺激（盛宴）也许会带来更进一步的思索。

【3胡名翔】看！逐日的大树。材料介绍：被1M NaOH刻蚀后，PMMA从200nm SiO2层的Si片上剥离，Si片表面留下的组织。仪器：OM。作品描述：200nm的SiO2层从边缘开始被腐蚀，逐步分叉，如同生长的大树。上方中央的杂质颗粒，使刻蚀过程变得不同，最后衬底显出红晕，如同太阳的光辉。明场下的照片，仿佛大树正茁壮生长，仿佛受到了中间太阳的吸引。（图片未经过后期处理）【专家点评】作品拍摄效果良好，未经处理已非常美观，进行简要的组织分析效果更佳。霞光万道下，郁郁葱葱的大树，很有印象画的风格，画面唯美。SiO2层的腐蚀行为呈现独特的形貌结构，不过层深应该是200mm，不是200nm。作品描述能够反映金相形貌，想象力丰富。色彩饱满，层次分明，极具艺术性。如果是未经处理的照片，确实不错，但是还有有点怀疑是不是原始图。金相图中SiO2被腐蚀后形成的如树木的图像栩栩如生，衬底显现的的如阳光普照的图像也非常自然。显微状态下，太阳普照，生活无处不在，我们的研究工作是充实的，色彩斑斓的。

【4邢啸泉、王秋琳】SEM拍摄，此为化学水浴法制备的CdS薄膜，并在薄膜表面生长出CdS花状结构，应用于薄膜太阳能电池的缓冲层。碧水瑶花：丝丝，潺潺；芬芳，情怀；碧水凝，小晕开；你轻轻走过；留我在你怀抱肆意；我骄傲绽放；任你在我心间流淌。【专家点评】碧水瑶花，科研中收获的美丽，图片拍摄效果好，作品描述完善。画面清新，犹如水中之花。大自然是最美的造物主，才能于宏观微观中得到如此美好的图景。学术性较好。作品描述尤为出彩，才气横溢，有诗人之风。美观性强，渲染到位，描述有意境。更像水中漂浮的花，后期处理效果很好。形象，有趣，确实如一朵刚刚开放的花朵。花形独特，花瓣薄如蝉翼，是花仙子绚丽的衣衫，令人心旷神怡！

【5周东升，丁杰】水墨杨梅—TiO2纳米球的可控制备与合成。材料介绍：TiO2由于独特的物理化学特性在物理化学领域有着众多的应用，尤其在环境治理方面。由于和形貌相关的材料性质的不同，不同形貌的TiO2在降解水中污染物方面的性能也大不相同。将一定量的钛酸四丁酯加入到适宜pH值和适量的HF酸溶液中，采用水热的方法，通过调控实验的温度即可得到——TiO2纳米球。该法具有简单易操作且合成的TiO2纳米球具有形貌和尺寸可控的特点。仪器：拍摄仪器：SEM。作品描述：图中大小不同的TiO2纳米球是材料在形成过程中的不同阶段，通过将大球和小球分别着上红色和墨绿色，正好与杨梅的不同发育阶段相吻合。图中上色为黑色的部分，原为图中破碎的球和原料团聚的部分，通过PS处理，将它们巧妙的转化为水墨画中杨梅的枝叶部分，这样更加凸显了杨梅的美。不同杨梅的点点红和淡淡的墨绿彰显了杨梅强大的生命力，也预示着即将到来的丰收。图中的两句打油诗“西子湖畔烟水绿，求是园中杨梅红”使得整幅图片更加具有山水画的特点，也更加契合主题。【专家点评】图片美观，结合中国元素与诗歌，想法新颖。作品描述了TiO2纳米球的应用，若着重介绍其中一点的应用，比如在环境治理方面的贡献会更为出彩。SEM项目成像清晰，尤其PS后的图片唯美，配合点评诗句，宛若置身山水之间。学术价值较好，作品描述显示有文学功底，点评锦上添花，为一个金相观察佳品。图片美观，且作者描述恰当，艺术性强。犹如漂亮的杨梅之果，原图拍摄质量一般，后期处理较好。形象，有趣，TiO2粉体颗粒形貌的均匀度略有欠缺，稍显遗憾。

【6王英姿】水热法制备氧化锌纳米棒，自组装成花状三维结构，该结构性能稳定，比表面积较大。拍摄仪器：扫描电子显微镜，型号：QUANTA FEG 250 热场发射。【专家点评】图片拍摄效果好，充分显现出三维结构图。若稍加介绍应用会更完善。氧化锌纳米棒呈花状结构，画面美丽。学术性较好，作品描述朴实。可进一步渲染，漂亮之花。图片花形很美，拍摄质量一般。参赛作品中花装作品多为粉体材料，审美角度较21号和27号（注：指投票标号）作品略差。

【7姚丽娟，朱满，法阳】照片描述：此系列照片为利用快速凝固甩带方法制作的Fe-Co-Ni高熵合金腐蚀后的组织，采用FEIQuanta 400场发射扫描电镜拍摄。拍摄时间条件等见原始图片。Fe-Co-Ni系列高熵合金具有良好的磁学等性能,作品以组织形貌为基底，通过PS过程进行了上色等处理。作品也是在偶尔下发现的组织状如蘑菇。不知道还在辛勤学习工作的你，是否饿了呢？【专家点评】作品充分展现了合金腐蚀后的组织，图片美观，但未阐明该组织对磁学性能的贡献。图片美观度好，蘑菇状组织栩栩如生跃然纸上，体现大自然鬼斧神工之妙。高熵合金为目前热门的新型金属，组织结构尚未得到很好的研究，因而学术性好，作品描述清楚，是一个好的金相作品。图片配色尚可，有一定的观赏性，但科学性需合理解释。米饭上的青菜蘑菇，食欲大开。样品原图从对比度、边界等的拍摄质量较高，上色后美感强烈。很形象，很有趣。原图观感较差，原图是根本，修饰过多。

【8高一鸣】眼中的星空。材料介绍：锆4合金棒材横截面电子束焊点彩色微观组织金相照片。仪器设备型号： AXIO Observer Z1m 金相显微镜。作品描述：通过TECHMETI Norma6015型电子束焊机在锆4合金棒材横截面上焊一个点，通过金相制样、蚀刻后拍照得到作品原图。在电子束的作用下，焊点处的合金熔化，由于焊点内外的冷却速度不同而造成合金组织产生类似人瞳孔般不同的分层，也宛如星空一般复杂、璀璨，最终经过Photoshop编辑得到最终作品。该作品典型的说明了电子束焊接对于锆合金三区的组织所产生的影响，同时也表达了金相人眼中的微观世界也可以是如此绚烂，微无不至。【专家点评】作品拍摄效果独特，画面美观、壮观，充分展现了微观世界的美丽，作品描述详细。照片清晰，且将不同分层组织都很好地表征了出来，配合后期处理，画风立变，令人拍案叫绝。学术价值丰富，对于理解电子束焊接后的锆合金组织大有裨益。作品描述丰富，既有理性的金相分析，也有画龙点睛式的点评，令人印象深刻，为不可多得的金相佳品。有一定艺术性，但渲染过多，很难一下抓住图片重点。图片处理过多。图片整体效果较好，不过后期处理占的比重过于突出。你的眼睛里藏着神奇的未来。

【9张雪巍】材料介绍：SiC增韧纤维。仪器设备型号：TESCANVega3钨灯丝扫描电镜。作品描述：在扫描电镜二次电子下观察SiC纤维表面沉积产物形貌，观察到气相沉积法形成SiC小球生长在纤维表面，形成了与基体紧密结合的SiC小球，如雨后沾露的春笋，清丽莹润，暗育生机。【专家点评】作品拍摄精心细致，将SiC小球充分的展现给观者，若简要介绍与基体紧密结合的SiC小球的作用更为佳。图片清晰，美观度较好，立体感强，画面生动。学术性一般，作品描述活泼，很好地将SEM照片形貌与大自然现象对照，增加了艺术性。立意较好，但如能显示更多的小球生长，则美观性会更好。犹如雨后春笋，有意思的图，与雨后沾露的春笋相比，还不够像。图片干净，很多时候简单的也许才是最美的。

【10黄兰】材料：Inconel 718 球型粉末，粉末粒度约50微米。仪器：ZEISSULTRA PLUS超高分辩率扫描电子显微镜。作品描述：上天揽月。高镍合金3D打印用球形粉末表面形貌分析观察时偶然发现拍摄。能在如此微细金属粉末的观察视野中出现此番景象实属不易，貌似宇宙星球掌控在手的感觉。【专家点评】作品拍摄的很壮观，视角独特，专业性强。高镍合金3D打印用球形粉末能够拍出如此奇特的照片实属不易，更妙的是正好有五根手指环绕，美观度很好。学术性较好，作品描述脑洞大开，具有较高的艺术性。图片美观性很好，立意新颖，但形貌形成机理可进一步解释。上天揽月不一般，能捕捉到如此图片，实属不易，特别是上面还有一个小球。图片自身质量也较高，有趣！给我一个支点，我可以撬起整个地球。科学技术的持续进步，让人类掌控宇宙星球。3D打印会改变我们未来的生活，科学技术是掌控未来最有力的的杠杆。

【11王灿】Q235热浸镀锌试样铁锌过渡层的彩色金相。材料为Q235热浸镀锌的试样，彩色金相的使用时铁锌过渡层的相染上了不同的颜色，区分度明显且相当美观；使用的设备是ZEISS Primotech金相显微镜。【专家点评】作品很好的展现出热镀锌过渡层的美观的金相组织，若稍加描述组织与性能的关系更佳。金相照片质量好，很有立体感地体现了铁锌不同层的组织。学术性较好，作品描述较为清晰。图片质量较高，但如能充分联想，辅以艺术性描述，效果会更好。图片描述挖掘不够，样品边缘划痕较多，没有给出图片主题，有远处看山川的意境。

【12张雪伟】材料介绍：球形包覆颗粒。仪器设备型号：ZEISS Observer Z1m 金相显微镜。作品描述：球形包覆颗粒赤道面磨抛腐蚀后的微观形貌。颗粒由多种不同硬度的材料包覆组成，利用金相显微镜在明场下采集，包覆材料的结构如同地球的地心、地核、地幔、地壳、层次分明，效果明显。【专家点评】作品充分展现了球形包覆颗粒的微观形貌，效果明显，若简要描述不同硬度包覆材料的作用会更佳。画面清晰美观，具有一定学术价值，作品描述具有想象力，给人美的享受。有一定的新意，但缺少色彩渲染，艺术描述也需加强。犹如地球结构，非常完美。如后期能处理效果更佳，该金相图片形象地反映了地球的结构，十分有趣。是在孕育生命吗？

【13赵泽良】材料：CoCrPt-TiO2-SiO2磁控溅射靶材反沉积物。仪器：JEOL 6490 SEM，二次电子相，x500倍。简介：CoCrPt-TiO2-SiO2为添加了氧化物的硬盘磁性存储层材料，其溅射靶材为粉末冶金方法制备，在磁控溅射过程中部分靶材材料会随磁力线返回到靶材的中心或周边沉积成层。本图显示部位为靶材边缘，其总体成分与靶材配比相当。由于各成分的比重相差悬殊，沉积到靶材会形成分层，其中衬度越亮的材料比重最大通常为富铂层，颜色最深为氧化物层。该二次电子相显微结构图里展现出一幅惟妙惟肖的中国山水画，有山有石，有林有木，微观世界与山水艺术并无二致，令人叹为观止。【专家点评】颇具中国风的金相图片让人眼前一亮，金相图制作精细，唯未描述分层对该种磁性储能材料性能或应用的影响。美观度高，令人过目难忘。沉积分层界面清晰，对于分析磁控溅射靶材沉积物形貌及成分分布有帮助，具有一定学术价值。作品描述贴合画面，点评恰到好处，是一个好的金相作品。层次感强，有意境，可进一步颜色渲染。犹如群山，能给图片取个名称吗？的确像一副中国山水画，有山有石，错落有致。一幅充满想象的水墨画。

【14王子豪】材料名称：微米花状硫化铜晶体。仪器：日本电子JSM-7800F扫描电子显微镜。材料介绍：溶剂热法合成六角形花状硫化铜晶体；延长加热时间并提高加热温度，使晶体的组装速度加快且组装时间延长，使得晶体组装更加复杂且具有层次性。晶体的粒径在10 μm 左右，形成的晶体表面片状层非常致密。【专家点评】黑暗中绽放的蓝色玫瑰，别具一格。若稍加介绍微米花状硫化铜晶体的应用价值会更为完善。SEM照片形貌清晰，修饰后的照片有“蓝色妖姬”之美。学术性较好，作品描述较为清晰直白。有一定观赏性，但文字描述可加强。犹如漂亮的花朵，这一类图片技术难度较少。形象，有趣，逼真。实验过程精心设计，创造出精美绝伦的花朵！工作的充实给生活带来美的享受，他或她收到这样的礼物会有怎样的惊喜呢？

【15毛虎】作品名称：脚踏实地。仪器名称：透射电子显微镜（TEM）明场像；作品介绍：熔炼得到的Ti3Sn微观组织形貌；外形酷似一个大脚印和一阶梯，预示着科【专家点评】脚印的科研道理。若稍加分析组织与性能或该材料的应用会更加完善。TEM照片清晰，成像质量较好。具有很好的学术价值。作品描述尤为精彩，提升了整个作品的立意。两张图才能表达一个意思，缺乏一定的融合性。一步一台阶，科研确是如此。“阶梯”貌似是孪晶，如能将“脚步”的信息做详细的介绍就更好了。寓意不错，但美观度有所欠缺。

【16徐士新】微观世界的埃菲尔铁塔。材料：高锰钢。仪器：日立S-3400N扫描电子显微镜。描述：高锰钢在1200℃（2%O2+98%Ar气氛）恒温氧化30min后的表面形貌，氧化物的晶须像矗立于微观世界的埃菲尔铁塔。【专家点评】图片拍摄视角独特，若稍加分析组织形貌与性能之间的关系会更完善。本作品生动体现了“妙手偶得”之美，微观世界巧夺天工，令人惊喜。高锰钢氧化物的晶须形貌跃然纸上，具有较好学术性。作品描述简明扼要。有一定新意，但缺少渲染，艺术性不够。犹如埃菲尔铁塔，漂亮，有趣。有点杂乱。

入围奖

【17燕样样】材料名称：ZGM13。处理状态：水韧处理。侵蚀剂：未侵蚀。放大位数：500×。使用仪器：ZEISS OperatingManual Axio Vert·A1。组织说明：水泥磨机上的衬板，使用几天后碎裂成块。取样分析时发现有较多的非金属夹杂物，形态不同，颜色各异。这是其中的一颗分别在明场、暗场和正交偏光下的特征。作品描述：非金属夹杂物是一个庞大的家族，这个家族种类繁多，色彩丰富，在不同的照明方式下具有不同的特征。请张开您想象的翅膀，让思绪飞向远方！看看明场下是不是有点哈伯太空望远镜拍摄的火星的感觉呀。暗场下晶莹剔透飘飘悠悠如观光人类的神秘的宇宙来客。正交偏光下彩色绚丽夺目，犹如在太空俯瞰的地球上的极光。【专家点评】失效分析中的美丽，图片立体感强，作品描述完整。画面很美，PS后的明场暗场偏光各不相同，给人无限遐思。学术价值一般，作品描述精彩用心。渲染重点偏移过度，很难抓住重点。处理过当，有在浩瀚的外太空看星球的feeling。

【18由建行】饱和苦味酸溶液+洗涤剂在试样表面冷却结晶后所拍，犹如水中飘逸的水草。仪器：4XC金相显微镜。ZG35CrMO,调质状态，用腐蚀剂腐蚀晶粒度时所拍。【专家点评】图片拍摄效果独特，作品描述未分析组织与钢材性能的关系。图片风格飘逸，唯美的冷色调。纤毫毕现，犹如山水泼墨。美观性好，学术性较好。作品描述一般。画面立体感较强，但水草似乎是苦味酸和洗涤剂的结晶体，非钢材本身晶粒组织。犹如水草水中飘。作品具有很强和美感和新颖性，但不够精细，样品表面有多条划痕，影响了整体效果。从金相技术性考虑，难度不大。金相图很形象，但美感略显不足。原图有很高美感，如果有配色的图片感觉会更美！

【19曾伟传】材料介绍：409不锈钢板材。仪器： ZEISS Axio Vert.A1。作品描述：409不锈钢为铁素体型不锈钢，在做晶粒度检查时，制样抛光过程中试样检查面未清洗干净，使检查面上局部留下了抛光时的痕迹。随后经硫酸铜、盐酸、无水乙醇混合溶液腐蚀后，惊奇的发现抛光时留下的痕迹与晶粒及晶界和谐的组成了一幅国宝熊猫吃竹子图。经修图后神情更加形象，仿佛大熊猫在闻闻这竹子真是清香，简直萌萌哒！【专家点评】图片拍摄效果独特，作品描述详尽，但金相图片的应用性不强。409不锈钢的金相原本朴素无奇，经腐蚀后，妙手偶得熊猫吃竹情景。画面感强，美观性好，学术性一般。作品描述清楚，语言生动。组织较清晰，但熊猫眼睛部位修图过大，且作者描述的吃竹子有些勉强，也可以说是形似兔子。更像兔子啃萝卜。作品虽然很萌，但脱离了金相照片所追求的技术内涵，仅仅考虑了图片“美”的效果。本人认为此类照片，除偶然获得外，完全可通过精细设计获得，这样也就失去了金相照片的本质内涵。很形象，很有趣。作者童心“泛滥”，创新思想的产生就是要有幼儿期的无所知、无所畏，天马行空！

【20牛刚】材料：高强度耐腐蚀弹簧钢。仪器：Qutanta FEG 450热场发射环境扫描电镜。作品描述：这是腐蚀初期的腐蚀产物形貌，它就像在婚礼举行时刻，丈夫给妻子的左手带上那一刻充满爱意的戒指。【专家点评】爱的戒指，图片拍摄效果很好，作者具想象力，未描述腐蚀产物形貌与应用的关系。图片立体感强，画面清晰，美观度较好。学术性好，作品描述较好。图片不能充分反映作者描述的意思。犹如婚戒手上戴，枯燥试验和生活诗意结合，非常完美。想象的意境，让人萌生爱意。美感略显不足。视觉上并无作品介绍的感觉，反而“骨感”度太高。

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