Pracownia Analizy Składu Chemicznego i fazowego (P2) wykonuje jakościowe i ilościowe określanie składu chemicznego metali i ich stopów. Dysponuje wzorcami referencyjnymi stopów na osnowie: żelaza, kobaltu, niklu, aluminium, cynku, magnezu i miedzi. Badania prowadzone są w zakresie zarówno zawartości procentowej składników głównych stopów, jak również ich ilości śladowych (ppm). Dodatkowo Pracownia dysponuje możliwością określania zawartości gazów (tlen i azot) w różnych gatunkach stali. Pracownia dysponuje również specjalistycznym dyfraktometrem rentgenowskim do określania rozkładu orientacji krystalicznej na powierzchni monokryształu – w tym monokryształów o dużych rozmiarach – np. łopatek 1-go i 2-go stopnia turbiny wysokiego ciśnienia silnika lotniczego. Dyfraktometr wyposażono w goniometr umożliwiający prowadzenie badań na powierzchniach trójwymiarowych.
Podstawowe wyposażenie pracowni analizy składu chemicznego stanowią:
• Sekwencyjny spektrometr plazmowo - emisyjny ICP ULTIMA 2 HORIBA JOBIN YVON - analiza jakościowa i ilościowa stopów metali, w tym określone zawartości pierwiastków śladowych i domieszek w wieloskładnikowych nadstopach niklu, kobaltu i żelaza oraz standardowa analiza wody i ścieków przemysłowych.
• Jarzeniowy spektrometr GDS GD PROFILER HR - analiza składu chemicznego, rodzaju i zawartości pierwiastków w materiałach przewodzących i nieprzewodzących; umożliwienie pełnej analizy składu chemicznego dyfuzyjnej warstwy wierzchniej do głębokości 150 μm.
• Spektrometr iskrowy ARL 3460 - wyposażony w linie spektrometryczne oraz wzorce do określania składu chemicznego stopów żelaza, aluminium i tytanu.
• Analizator gazów LECO TCH 600 - Analiza zawartości tlenu, azotu i wodoru w materiałach litych według schematu z użyciem certyfikowanych wzorców kalibracyjnych dla stali, nadstopów niklu, kobaltu i żelaza, stopów tytanu, aluminium i miedzi.
• Zestaw urządzeń do przygotowania próbek: młyn HERZOG TP 40 400 KN, dygestorium Dremer, wytrząsarka laboratoryjna, wirówka laboratoryjna MPW, elektroniczna waga laboratoryjna AND MF-50, łaźnia piaskowa, wagosuszarka, płyta grzewcza, palnik gazowy zestaw roztworów wzorcowych, zestaw szkła laboratoryjnego wymaganego do przygotowania próbek do analizy ICP.
• Dyfraktometr rentgenowski OD-EFG 1 – Dyfraktometr OD-EFG 1 pozwala na ocenę doskonałości struktury monokryształów nadstopów niklu z zastosowaniem metody Ω-scan. Ocena doskonałości struktury monokryształów nadstopu niklu polega na kontroli stopnia zgodności kierunku wyciągania odlewu łopatki z wymaganym normami kierunkiem krystalograficznym [001]. Stąd kąt pomiędzy kierunkiem wyciągania monokryształu i kierunkiem [001] oznaczany jako α, jest podstawowym parametrem określającym doskonałość struktury monokryształów. W przypadku idealnym powinien on pokrywać się z kierunkiem wyciągania monokryształu. Dyfraktometr OD-EFG 1 wyposażono dodatkowo w obrotowy goniometr oraz ruchomy stolik umożliwiający automatyczne skanowanie powierzchni próbek o złożonym kształcie. Pozwala to na tworzenie map topografii powierzchni badanych elementów. Wbudowany czujnik laserowy zapewnia stałą odległość lampy oraz detektora od powierzchni próbki - każdy jej punkt pomiarowy znajduje się w tej samej odległości. Zastosowanie dyfraktometru OD-EFG 1 obejmuje szybką bieżącą ocenę doskonałości struktury monokryształów nadstopów niklu (ok. 7 sekund na punkt pomiarowy).
• Dyfraktometr rentgenowski OD-EFG 2 – Autorski dyfraktometr rentgenowski OD-EFG 2 znajduje zastosowanie w ocenie doskonałości struktury monokryształów różnych metali oraz nadstopów niklu w ich mikroobszarach – składnikach fazowych; kryształach γ i γ’. W dyfraktometrze OD-EFG 2 zastosowano podwójny monochromator kształtujący wiązkę pierwotną promieniowania oraz lampę z anodą miedzianą o mocy 2600 W. Uzyskano mniejszą niż w typowych dyfraktometrach średnicę wiązki promieniowania rentgenowskiego ok 0,5 mm przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej intensywności tego promieniowania. Podstawowym parametrem określającym doskonałość struktury kryształów jest pomiar wartości kąta α – pomiędzy kierunkiem wyciągania i kierunkiem [001]. Za pomocą dyfraktometru OD-EFG 2 możliwe jest określanie pełnej charakterystyki doskonałości struktury krystalicznej w mikroobszarach monokryształów nadstopów niklu. Także ocena doskonałości struktury krystalicznej monokryształów innych metali np. złota, srebra, krzemu czy innych. Dyfraktometr OD-EFG 2 wyposażono dodatkowo w obrotowy goniometr oraz ruchomy stolik umożliwiający automatyczne skanowanie powierzchni próbek o złożonym kształcie. Pozwala to na tworzenie map topografii powierzchni próbki np pióra i zamka łopatki.
• Dyfraktometr rentgenowski XTRa ARL - Urządzenie umożliwia analizę składu fazowego (jakościowa i ilościowa) materiałów krystalicznych. Dyfraktometr wyposażony jest w lampę rentgenowską z miedzianą anodą. Analiza składu fazowego wykonywana jest z użyciem bazy danych wydawanej przez The International Centre for Diffraction Data (ICDD).
• Dyfraktometr rentgenowski MiniFlexII firmy Rigaku - analiza jakościowa i ilościowa składu fazowego materiałów litych w temperaturze pokojowej. Źródło promieniowania stanowi anoda miedziana o zakresie pomiarowym pomiarowy θ = 0 - 140° w geometrii Bragga – Brentano θ/2θ.
• Dyfraktometr rentgenowski PROTO iXRD COMBO - wyznaczanie wartości naprężeń własnych w warstwie wierzchniej stopów metali. Możliwe jest również wyznaczenie objętości względnej austenitu szczątkowego. Analiza przeprowadzana jest bezpośrednio na elemencie o skomplikowanych kształtach bez konieczności wykonywania próbek płaskich, stosowanych w pomiarach za pomocą konwencjonalnych dyfraktometrów rentgenowskich. Do obliczenia wartości naprężeń własnych stosuje się metodę dyfrakcji rentgenowskiej sin2Ψ.
• Mikro-spektrometr ramanowski inVia Reflex Renishaw wyposażony w mikroskop Leica DM2700 - Urządzenie dostosowane jest do badania ciał stałych, cieczy, roztworów, zawiesin oraz próbek proszkowych. Spektrometr wyposażony jest w stolik temperaturowy Linkam Scientific umożliwiający pomiary w zakresie temperatury od -190 do 600 °C. Spektroskopia ramanowska dostarcza informacji o wzajemnym powiązaniu atomów w cząsteczce, co umożliwia identyfikację związków chemicznych. Komora temperaturowa pozwala na wykonywanie pomiarów w funkcji temperatury, zarówno podczas ogrzewania jak i chłodzenia próbki z różnym tempem zmian temperatury (od 0,1 do 150 K/min) w zakresie od -190 do 600 °C.
Wyposażenie spektrometru:
- laser Nd:YAG (532nm) o mocy całkowitej 50mW
- dielektryczny filtr krawędziowy, montowany kinematycznie w uchwycie magnetycznym służący do odcięcia linii Rayleigha dla 532nm, granica odcięcia 100 cm-1
- siatka dyfrakcyjna dla zakresu VIS: 1800 l/mm
- system „Synchro Scan” umożliwiający wykonywanie ciągłego pomiaru z wysoką rozdzielczością (0,5 cm-1 dla VIS) w pełnym zakresie od 100 cm-1 do 4100 cm-1
- zmotoryzowany zestaw 4 neutralnych filtrów szarych do regulacji poziomu mocy promieniowania lasera wzbudzającego (16 poziomów mocy, o płynnej regulacji w zakresie: 0.00005-100%) pokrywających pełen zakres spektralny spektrometru od 200 do 1050 nm
- obiektywy ze standardową ogniskową o powiększeniu: x20, x50, x100
- obiektyw długodystansowy o powiększeniu x20
- układ do obserwacji próbki w transmisji (oświetlacz+kondensor)
