精美的材料微观世界，领略材料之美！

2017 年 12 月 11 日 材料科学与工程 MSE

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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！)。

我们一起来赏析往届的部分精美材料微观组织吧：

【1龚天尧】仪器：SEM扫描电子显微镜Quanta 250 FEG；湿化学法合成的纳米球氢氧化镍材料，具有疏松多孔的花状结构，具有超大的比表面积。看起来好似郁郁葱葱的蓬勃怒放的大花球。【专家点评】形似绣球；手相牵，舞出花样年华，结构特征比较独特；很好看的大花球，细节丰富；精美绝伦。

【2李志峰】材料为700MPa级汽车用大梁钢，采用EBSD技术对其高温氧化层断面的进行表征，得到了非常完美的钢铁材料高温氧化层的分层结果晶体形貌，其中，FeO层晶粒为柱状晶；Fe3O4层晶粒多为等轴晶；Fe2O3层在整个氧化层的最外侧厚度极薄只有10μm左。将EBSD技术应用到钢铁材料高温氧化产物的分析中，可以为该领域的微观织构和晶粒生长等方面的研究提供非常好的帮助。【专家点评】清晰地展现了氧化层与基体的结构、成分，将为高强钢的热加工及其耐蚀耐候性能设计提供强有力的指导。错落有致、层次分明，美的不只是色彩的搭配，更有表层的结构厚度与性能梯度的匹配。样品的EBSD制样非常好，照片中的组织分层，各层晶粒很清晰，形状各异，同时附有4个反极图，能确定晶粒的取向。很不错的氧化分层结构，EBSD分析细致、明确。

【3周国燕】在亚共析钢或过共析钢中，在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。通过对魏氏组织的突出渲染，图片仿佛呈现了一羽来自远古的化石。【专家点评】中间的组织真像一支羽毛，惟妙惟肖。诸葛先生的羽毛扇散落了一片在雪地吗？照片很清晰、漂亮，反映出组织的特征，美与科学的完美结合。非常漂亮的羽毛“化石”在“熔岩”中。雪后草丛。

【4吴春晖】作品名称：6082铝合金铸棒微观组织形貌；仪器名称：Zeiss AxioImager M2M 金相显微镜；作品介绍：在500倍下Mg2Si形成一头欢快奔跑着的小鹿，与AlFeSi相颜色分明。【专家点评】吉祥之兆。是出土的遗骸文物还是铁布衫？是小鹿在奔跑？成像非常的动感，能留心常见的铝合金铸态组织的特有的美感。惟妙惟肖的奔跑小鹿，画面干净，制样水平不一般。可以是鹿，也可以是马。

【5龚天尧】仪器：SEM扫描电子显微镜Quanta 250 FEG；湿化学法合成的纳米硫化镍材料，通过晶体自范性获得的超大六角结构，外形酷似海星亦或是圣诞树顶端的装饰物。【专家点评】干净、对称的晶体就是美；带钉的十字架，也是圣诞树的装饰。结构特征比较独特，扫描电镜16000的放大倍数对技术要求不高。超大六角海星，虽然干净漂亮，但总觉得有些单一。大千世界，无奇不有海星、工艺装饰。

【6黎志彦】名称：孤独的“雪花”；材料：T400合金粉；仪器：莱卡DMI3000M 金相显微镜；作品描述：在T400合金涂层中，这朵孤独的“雪花”紧紧地被保护起来，美丽而脆弱，有没有引起你对材料的探索？【专家点评】我想知道这雪花中心的核是什么？雪花中的蜻蜓与蝴蝶共舞，蝶恋花的柔情；雪花很漂亮，但是图片的焦距放在背底上，雪花有模糊之感；冰天雪地一奇花。组织干净，晶界明显。雪花之下，莲叶倾情。

【7杜进祥】作品：共析钢；仪器：金相显微镜；腐蚀剂：4%的硝酸酒精溶液；材料介绍：共析钢的组织为共析转变得到的珠光体，当放大倍数较高时，铁素体和渗碳体在明视场照明条件下都是明亮的，只有相界呈暗灰色。当放大倍数较低时，渗碳体片两侧相界已无法分辨，而呈黑色条状。当放大倍数降到更低时，则渗碳体片都无法分辨，整个珠光体组织无法分辨而呈暗黑色一片。【专家点评】有点抽象派油画的意境。山川河流还是人物荟萃？似立体的世界地图也如精美的盘子饰物。彩色金相值得提倡，但是作者没说明自己的放大倍数，因此对于腐蚀效果无法做深入的评判。组织层次尚可，整体感觉颜色偏浅。钢铁世界，宛如近在眼前的行星。

【8路彩虹】晶粒总动员——TESCAN扫描电子显微镜，低合金碳钢经二氧化碳腐蚀后，表面生成的碳酸亚铁晶粒。【专家点评】CO2真不是好东西。大珠小珠落玉盘的汇集，石榴般的晶粒。是有点儿总动员的喜感，拍摄者的思想能走的更远就更好了，例如看看那龟裂的地基，能联想到啥。特色晶粒，但较为单调。鲜美糖果铺洒干涸河底。

【9吴纯】化学合成FePt纳米颗粒的高分辨透射(HRTEM)照片。在研究FePt纳米材料不同生长阶段的形貌演变规律过程中偶然发现此“心形”颗粒，献给年底结婚的老婆大人。“未出”指未出师，不能在约定时间毕业，但是她仍然如约嫁给了我。仪器：日本电子JEM-2100F型场发射透射电镜【专家点评】为科学奉献青春的精神可嘉，祝作者夫妻心心相印、比翼双飞。爱你的心在跳动，八年的时光已转眼过去，天工巧合的礼物送给亲爱的你，爱意浓浓，专业柔情。这张HRTEM照片条纹相清晰，成心形，有艺术美感，同时提了一个小诗，具有诗情画意的意境。清晰规整的高分辨晶格像，一心来贺，同结百年好。构思新颖、寓意深刻。

【10张东东】一种有机物在水解成粉末后呈现的景观，酷似两端绽开的花朵。【专家点评】像花结。一捆捆菜都已收割好，怎么中间还剩下了一颗？照片很有美感，很清楚，拍照的难度不大。干净漂亮的花朵，若成彩色将更为人怜。花的海洋。

【11韩莉】《冰花》白云鄂博尾矿资源综合利用提铌试样，像冰花一样的组织昭示了微观世界与宏观世界的高度相似性。仪器：日本HITACHI公司，S3400N扫描电子显微镜【专家点评】这灌木丛一样的图像表明了分形规律是普遍的；芹菜还是萝卜缨？一根根茎、一片片叶都错落有致；个人感觉更像是一片茂密的森林；很好的艺术表现力。水草亦或蒿草。

【12梁会雷】贝氏体钢等温淬火状态下在德国卡尔蔡司金相显微镜下观察发现针叶状的贝氏体分布在残余奥氏体。【专家点评】照片层次丰富，如秋日山坡上的草丛。那是竹叶青挥洒的美图还是散落了的针？这张照片非常清晰，用金相显微镜完全拍出了针叶状贝氏体特征，但照片中没有标尺，放大倍数。残奥上的马氏体针，更像一丛丛竹叶，干净漂亮。竹林、苇叶。

【13彭华备】材料：FeMnSiCrNi形状记忆合金的彩色金相照片。仪器：奥林巴斯GX51光学显微镜。说明：彩色金相图片中白色为ε马氏体，棕黄色为奥氏体。彩色金相技术将奥氏体基体上分布的ε马氏体清晰的显示出来。【专家点评】几何形状简单的马氏体和奥氏体的两个相，拼出了亮丽的平面图。美的不只是结构的色差，而是错落有致得像是某个住宅小区的俯视图。用彩色金相技术清晰地分辨出ε马氏体与奥氏体。金相样品干净，整体图案如同纹理清晰地木板，只是过于密集些。天花板、地板、木材家具世界。

入围作品展示

【14李涛】材料：304不锈钢；金相样品制好并且放置了一段时间，而后用三氯化铁盐酸酒精溶液腐蚀，流水冲洗，最后用吹风机吹干，放在显微镜下观察。由于样品放置了一段时间，表面可能已经钝化，并且腐蚀时间较短孪晶奥氏体没腐蚀出来，反而在样品表面留下了松树一样的水渍。【专家点评】分形特征的花纹好像北方冬季窗玻璃上的霜花。但这不是一般的水渍，进一步鉴明构成花纹的物质就好了。寒松傲冰天，雪地展英姿。照片拍的很好，很清晰，也很漂亮，但并没有拍出不锈钢组织，只是水渍的痕迹。意外发现。艺术性的树枝图案尚可，但从金相角度审视，基体奥氏体特征没有，却留下制样的划痕，破坏了美感。简单金相观测，值得具有树枝结构均匀如地毯、壁纸。

【15陈蓬】材料：基于高铝合金体系的Delta-Q&P钢；仪器：TEM；作品描述：QP钢中的心形马氏体，科研也可以如此诗情画意【专家点评】纷繁的微观世界里也有力与美的纠缠。爱的是心，心伤了碎了，位错就遍散周围，形成了变形的组织。样品减薄过程控制很好，所以视场中组织对比度很好，位错线很清楚。确实有些诗情画意，更像鸟窝中一枚鸟蛋。扫描电镜结果，大量样品观测，独具慧眼观测能力，有一定偶然性。

【16肖阳】铝合金铸态金相照片；放大50倍；莱卡。【专家点评】成像清晰，色调明快.色彩饱满，结晶形状明显。星罗棋布、楚河汉界。铝合金铸态组织形貌特征把握的很好，但是个别区域似乎有未腐蚀掉的划痕。非常精美漂亮的自然图案，一个个内涵丰富的晶团被清晰的晶界分割成片。若能使基体上的细微划痕处理干净就更完美了。常见。

【17梁会雷】仪器：德国卡尔蔡司；作品描述：在检查非金属夹杂物时无意中发现一滴水迹，像海底的珊瑚一样。【专家点评】这水滴与金属之间一定发生了什么故事。似月宫内的雪针，文物似的精致，又犹如迷人的珊瑚般晶莹剔透。这张照片非常漂亮，同时做了伪彩处理，有美感。没有放大倍数与标尺，不知是宏观还是微观的照片。树枝结晶，犹如美画，煞是好看。生命起源（生殖细胞）、雪花世界。

【18骆智超】二硼化钛陶瓷相与液态纯铁基体共晶反应形成复合材料，图展示二硼化钛凝固时形成美丽的结晶之花。左上为TiB2的反极图，具有形同晶体学取向的TiB2围簇着一颗颗小小的鲜花，对应右上为纯铁基体的反极图，这个团簇形成在一个铁晶粒里面。将基体用酸腐蚀之后，让凝固之花绽放。左下为正看形貌，右下为一类似的组织，侧看的形貌。TiB2的共晶组织形状如珊瑚，如鹿角，但是更如一束绽放的鲜花，中间如鹿角般探出的是花蕊，四周围绕着成六变形的花瓣。更加神奇之处是，所有的花蕊和花瓣，竟然朝着一个及其相近的晶体学取向。目前猜测是TiB2陶瓷特殊的择优取向生长和凝固时的产生成分过冷导致，具体还有待分析。【专家点评】作者想象力太丰富，简言之照片为TiB2与铁共晶凝固时形成的树枝晶。似花蕊、似鹿角，如珊瑚、如盛开的鲜花，再看看也觉得像莲子或野苦菊叶瓣。图片组合非常漂亮，反极图的运用能很好的映衬出不同的相，美中不足的是右下的图片取景稍显凌乱。四幅图各有特点，放在一体有些不好。生命、海洋、冰雪世界作者对微观结构有深入的高水平分析。

【19鞠芳】材料介绍：高线YL77B；仪器：蔡司显微镜；作品描述：做奥氏体晶粒度时，在材料淬火裂纹处由于苦味酸等试剂未擦净而形成梅花形状图案。【专家点评】有心人在平凡的金相世界捕捉到的淡雅的古典美，如青花瓷上的画。一支寒梅傲冰雪，几多喜鹊闻香来？诗情重画意浓。这张照片的裂纹呈梅花状，很美。但拍照难度不大，照片中好象有划痕。基体上划痕煞风景。梅花香自苦寒来。必然中的偶然，偶然中的必然。

【20贾万宇】材料介绍：纯镍粉（300目）、石墨烯；仪器：S—2500扫描电子显微镜(SEM)；作品描述：镍粉与石墨烯经球磨混料2h，取样做的扫描照片，显示了石墨烯在镍粉中的分布状况。【专家点评】看图像，石墨烯还是存在于Ni粉颗粒的空隙之间。小蝌蚪能够记得妈妈的样子吗？虽然不是一只蝌蚪，但我相信这么多蝌蚪在妈妈的肚子里幸福成长，总有几个会找到妈妈的。这张照片清晰地反映了石墨烯在镍粉中的分布状况，但照片拍照的难度不大。清晰的颗粒形貌，较常见。人工构建，复合材料世界。

【21张东东】一种盐溶液结晶后的形貌，形状极为规则，像不像变形金刚呀，哈哈哈！【专家点评】不像变形金刚。我看到的不像是变形金刚，而是更像被原子弹轰炸后倒塌的广岛或长崎楼房，是不是也在提醒人们铭记历史和珍爱和平呢？这张照片拍照的难度不大，但是这种结晶的形状很常见，容易得到。积木世界、废旧汽车场。

【22张松全】材料为钴（Co）合金完全再结晶后，于室温进行轧制变形处理，其变形量为26%。该批试样变形后经700℃X1h热处理，再经过水冷冷却。【专家点评】表面有凹凸，应该有什么相变发生。清明上河图的一角还是朱家角的某个局部特写？变形组织比较明显，照片拍照的难度不大，美感不足。很好的木刻版画。复杂的过程，精湛的技术，古画复出。

【23焦海涛】材料：双辊薄带连铸Fe-3%Si铸带；作品描述：照片中铸带组织呈“S”形，中心部位则有一层细小等轴晶。这是由于过热度较高，凝固坯壳Kiss点位于铸辊咬合线之上，随着铸辊旋转凝固组织受到铸轧力而发生变形，此时变形组织的取向也由{100}向{110}变化。【专家点评】凝固过程中受力导致硅钢晶粒取向变化，信息丰富，解释到位。似大浪淘沙，又如帆船点点，共生的是一线，耀眼的是细晶。样品的EBSD制样非常好，晶粒很清晰，分析也很详尽。较乱的伪彩色。彩带世界，富有诗意。

【24周国燕】钨基的喷嘴被Ti合金液所侵蚀，深色的基体为钛合金，钛合金共晶组织犹如芳草；钛相犹如石块；钨相熔于钛合金基体，形成翩翩起舞的蝴蝶与甲虫。【专家点评】看起来像蜡染布料，应该多为钛合金喷嘴材质着想，设法减缓腐蚀。那么多草、飞机、鸽子、蝴蝶，这是哪个飞机停机坪？图片很漂亮，相间的对比也比较清楚，背散射的亮度和对比度也比较适度。很美的黑白灰艺术品，金相上也很少有可挑剔之处。蝴蝶与蜻蜓飞舞于荷塘。

【25张鑫明】钢铁腐蚀产物；扫描电子显微镜；感觉有点像开的花【专家点评】不知道腐蚀条件和产物，这钢耐蚀性如何？那是草还是绽开的雪冰？取景很漂亮，腐蚀之后的结晶盐类都具有美丽的外形，但是难度不大。是像花，草丛亦或花瓣。

【26张雯】单晶硅材料。金相显微镜（OLYMPUS.STM6）。显示硅（100）晶面上存在的位错缺陷。采用white抛光剂，抛光2分钟，Sirtl腐蚀剂，腐蚀22分钟。（100）晶面上的缺陷腐蚀坑，在金相显微镜下，凸起在视野中似乎活了。我们材料也是蛮拼的。【专家点评】单晶也没有完美无缺的。生死不离，手相牵相偎相依，即使风雨腐蚀而来。照片中的硅透出晶莹剔透的光亮，很漂亮。对于腐蚀时间能够精确把握，反映了参赛者的基本素养。颗颗钻石还不错。钻石之于海滩。

【27余成龙】作品名称：飘落的雪花金；使用仪器：Zeiss ΣIGMA场发射扫描电子显微镜；作品备注：对使用过的轴承钢密封小球溅射金膜处理，并利用扫描电镜进行观察：在球面的一小块区域布满了密密麻麻、形态各异的雪花状金膜，好似雪花飘落在大地，美丽极了。【专家点评】等雪再下点，厚些，可以堆个雪人么？冰天雪地，唯美图画，唯有划痕伤雅兴。确实比较像雪花，每种不足基片不够光滑，影响了整个照片的质感。一般的雪花，明显的划痕。雪花地毯。

【28吴春晖】作品名称：铸态铝合金晶粒形貌；仪器名称：Zeiss AxioImager M2M 金相显微镜；作品介绍：精细抛光后阳极覆膜，利用MosaiX拼图功能将大面积区域晶粒形貌拼接成一张整体图片，不管是微观晶粒形貌还是整体晶粒形态均清晰可见。【专家点评】经典星光灿烂的美图，向心凝聚的铸晶。彩色金相试样非常的漂亮，也能显示出晶粒之间的差异。正常的晶粒组织，还不错，就是特色不明显。铸造微观世界。

【29黄帅，尹文静】材料：均聚聚丙烯；仪器：OM（偏光显微镜）；作品描述：均聚聚丙烯升温到230摄氏度后降温，降温至125摄氏度后恒温，视野中逐渐出现球晶小颗粒，并逐步长大。球晶用PS浮雕处理后，稀稀落落的球晶好似漫天飞舞的雪花，在圣诞节来临之际，祝大家圣诞快乐！【专家点评】天上飘下的雪花，送来了圣诞的祝福。图片非常的动感漂亮，但是后期实验结果处理不建议采用PS进行过多的渲染。漂亮的偏光组织，丰富的想象。圣诞节日，雪花飞舞看似普通，实非偶然。

【30】名称：两只蝴蝶；设备：蔡斯金相显微镜；材料简介：变质处理压铸铝合金ADC12金相组织图。图中α固溶体成枝晶状，灰色共晶硅程椭圆状和球状。后期简单颜色处理了一下，相图中发现两只翩翩飞舞的蝴蝶，嘿嘿！【专家点评】两只蝴蝶翩翩飞，舞出一片新世界。飞舞的蝴蝶非常动感，但图上的标注圆圈不够漂亮。深沉的蝴蝶，色彩稍欠。看似蝴蝶，实则蜻蜓。