基于聚焦離子束的微米鋁粉界面結構制備和氧化特性研究

王敬凱，陳 捷，劉 帥，睢賀良，索志榮，銀 穎，

（1. 西南科技大學材料科學與工程學院，四川 綿陽 621010；2. 中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621999；3. 西安石油大學理學院，陜西 西安 710065）

1 引言

金屬鋁粉的化學性質較為活潑，在空氣環境下極易發生表面氧化而形成“金屬核/氧化層”的核-殼結構［1-2］，且高溫、高相對濕度及高比表面積等條件均會加速其氧化過程［3-4］。表面氧化層將對微納米尺度下金屬鋁顆粒的化學活性、燃燒特性及導熱系數等性能造成不良影響［5-8］。因此，精確表征鋁粉顆粒在不同環境下的表面氧化層結構，將為提高其在嚴苛條件下的服役性能提供重要參考。高分辨透射電子顯微鏡（High Resolution Transmission Electron Microscopy，HRTEM）能夠實現對納米級鋁顆粒微觀結構的直接表征［9-12］，然而，當鋁顆粒尺度處于微米或亞微米量級時，電子無法穿透樣品導致其內部結構無法成像，嚴重限制了對鋁粉顆粒表面和內部結構的有效分析。同時，由于加工精度的限制，傳統的離子減薄、雙噴等手段也無法滿足TEM 樣品制備及表征的要求。因此，選擇先進的微納米加工技術，開發針對微米尺度材料的結構表征新方法，對研究鋁粉在不同老化條件下的結構演化過程具有重要意義。

聚焦離子束（Focused Ion Beam，FIB）技術是把離子束斑聚焦到亞微米甚至納米級尺寸，通過偏轉系統實現微細束加工的新技術，可實現對材料微觀區域的高精度減薄、刻蝕等功能，目前已廣泛應用于微/納米加工領域［13-14］。然而，借助FIB 技術對微米鋁顆粒進行高精度微納米加工，實現其“金屬核/氧化層”表界面結構的有效表征，目前相關的研究工作仍未開展。……