在漫威系列電影中,，小羅伯特·唐尼飾演的科技天才托尼·史塔克在逃難時為自己造了鋼鐵盔甲，成功逃脫后,，又不斷改進戰(zhàn)衣盔甲,，化身“鋼鐵俠”，憑著鋼鐵戰(zhàn)衣和各種敵人斗爭,，守衛(wèi)世界和平,。

那你有沒有好奇過？他的鋼鐵戰(zhàn)衣在制作的時候,，是如何保證質量呢,？

其實這跟GDS技術分不開。前兩期的GDS微課堂已經(jīng)帶大家了解了GDS的基本原理，常用概念,，這節(jié)課開始就要帶大家了解GDS在各領域的實際應用了,。

這一篇，我將解密GDS在鋼鐵俠戰(zhàn)衣打造過程中的重要作用,，以及GDS技術是如何憑借自身優(yōu)勢在鋼鐵領域大放異彩的！

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GDS與鋼鐵行業(yè)的淵源

GDS初就是誕生于鋼鐵行業(yè)的,，1968年,，Dr. Grimm將輝光光源與光譜儀耦聯(lián)，用于銅合金的含量分析,，造就了GDS的雛形,；隨后法國鋼鐵研究院（IRSID）的一群研究人員將GDS用于鍍鋅板表面深度分析，自此開啟了GDS在鋼鐵行業(yè)檢測的事業(yè)版圖,。

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很快的,，憑借著分析速度夠快、沒有污染,、無需繁瑣的樣品制備,，而且還能快速獲得任意深度元素含量等特點，GDS成功KO了當時盛行的化學分析方法,，成為鋼鐵行業(yè)中的“*”,。

今天我們就從三個方面來看看，GDS是如何對鋼鐵產(chǎn)品進行成分分析,、材料篩選和質量控制的,。

成分分析

GDS測定基體材料的成分

基體材料是金屬基復合材料的主要組成部分，它的成分構成將影響復合材料的各種性能,，如鋼鐵俠盔甲的金鈦合金,，美隊盾牌的振金，金剛狼全身骨架的艾德曼金屬等,。因此,，如何測定基底材料的成分構成就顯得尤為重要。

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我們知道,，GDS可以對樣品進行表面深度剖析,，獲得元素隨深度的分布，并通過和小伙伴“標準曲線”的默契合作,，幫你獲悉各元素濃度水平,。

通過類似上圖我們能夠知道，在已知鍍層厚度和元素含量的參比樣品時,，可以建立定量分析的標準校正曲線,。通過標準曲線將獲取的定性結果轉化為濃度VS深度的定量分析結果，從而獲悉各元素濃度水平隨深度的變化。

所以它能夠很容易地測出材料中不同元素的含量,、看看各元素的含量是否達標,、是否在可接受范圍。我們來看個例子：

上圖為均勻基體的成分分析結果,，通過GDS,，樣品中C、P,、S,、Si、Mn等元素的含量信息一覽無余,。

材料篩選

GDS測定滲氮能力的強弱

如何確保鋼鐵俠戰(zhàn)衣的性能呢,？為了增強金屬產(chǎn)品的性能，比如高硬度,，更抗打等,，通常都會對金屬材料進行表面處理，例如滲氮,、滲碳,、脫碳、離子注入,、鈍化,、氧化、磷化等,。

什么是滲氮

滲氮是通過一定方法使得氮原子滲入材料表層的一種技術,，它能夠改變樣品表層的化學成分和組織，從而提高表層性能,，是鋼鐵行業(yè)用來獲得高硬度和疲勞強度的一種常用工藝,。

為了獲得好的性能，會在鋼中加入能與氮形成穩(wěn)定氮化物的合金元素,，提高鋼的滲氮能力,。

但如何測定不同材料的滲氮能力是很多材料研究人士的一大難題，現(xiàn)在我們一起來看看GDS針對這一難題的應對方法,。

假設現(xiàn)在我們有10種材料,，需要了解它們的滲氮能力。在相同的條件下,，我們分別對這些材料進行注氮,，然后用GDS測定氮元素的注入深度及滲入量。

10種材料在400℃滲氮后的GDS分析結果

在上面的測試結果圖中,，橫坐標表示深度,，縱坐標為滲入氮的含量，我們可以直觀地看到：氮元素在這10種材料的中滲入的深度和滲入量均不一樣，單晶材料由于結構致密,，導致氮的滲入深度以及滲入量都比較低,，而多晶材料中，氮的滲入深度和滲入量相對較高,。

通過這種簡單的測試,，我們就可以快速篩選出合適的滲氮材料，進而提高金屬的性能,，是不是非常方便,？

質量控制

GDS判斷鋼鐵鍍層產(chǎn)品的好壞

妮妮的戰(zhàn)衣如何能上天下海還不腐蝕？這也靠GDS技術來支撐,。為了防止鋼鐵材料在使用和運輸過程出現(xiàn)磨損,，腐蝕等問題,，也為了更加的美觀,，經(jīng)常會對鋼鐵進行各種表面涂覆處理，比如鍍鋅鋼板,、硅鋼,、彩涂板等，那如何判斷鍍層的好壞呢,？

以鍍鋅鋼板為例,，由于鋅在大氣中具有很好的耐腐蝕性，所以鋼板表面常做鍍鋅處理,，以提高鋼板的防腐能力,，延長其使用壽命。

鍍鋅鋼板的結構一般為表面純鋅層,、中間合金層及鐵基體,。而在鍍層中，鐵的含量是衡量合金化效果的一個重要指標,，不同工藝會造成鍍鋅鋼板合金層中鐵和鋅的比例不同,，隨著鍍層中鐵含量增加，鍍層抗粉化性能會不斷下降,。

所以通過鍍層中鐵和鋅的比例信息,，我們可以輕易地推斷出鋼板的基本性能、產(chǎn)品是否合格,。

簡單的說,，當GDS檢測出鋼板中鐵的比例為20.5%~28%時，我們就得當心了,！這說明這個鍍鋅層會很容易脫落,、斷裂。

而獲取鐵和鋅的比例信息對GDS來說，簡直是小菜一碟,。

上圖是鍍鋅鋼板的典型測試結果,，通過這張圖我們可以很直觀地了解到樣品各層的厚度、元素含量隨深度的變化,，以及任意深度各元素的具體含量,，有了這些信息后，分析鋼板的基本性能也就不是難事啦,。

通過上面的分析我們可以看出,，打造出適合妮妮的鋼鐵戰(zhàn)衣，GDS技術功不可沒,。

總結下來,，GDS是一種非常適合對鍍層樣品進行分析的技術，能夠幫助我們了解鋼鐵產(chǎn)品中的元素種類,，鍍層結構,，鍍層深度是否均一等信息，幫助我們進行質量控制和材料篩選,。

除此之外,，GDS還在哪些領域有重要作用呢？我們下一期繼續(xù)跟大家講解~

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往期回顧：

【GDS微課堂-1】隨Dr.JY掀起GDS神秘面紗

【GDS微課堂-2】七問七答,，掌握GDS常用概念

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