2006年2月20日
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冶金对于开发和制造金属、复合材料、合金和其他金属相关材料的行业至关重要。亚博网站下载通常，产品开发和质量控制过程采用显微组织分析来表征金属。
金属的显微组织可能因成分、热处理、疲劳或应力分布而不同。对于失效分析来说，检查断裂面是很重要的。
物理冶金研究关注金属在不同条件下组织的变化。例如，缺陷形成、晶界迁移和析出的热力学可以通过观察形貌演化来了解。此外，形态研究有助于理解位错流动、应力应变分布和裂纹扩展。
在工业和研究中检验金属最普遍使用的工具是扫描电子显微镜、光学显微镜和透射电子显微镜。原子力显微镜(AFM)正逐渐成为一种重要的冶金工具。
AFM为冶金研究提供了以下好处:
- 三维表面形貌:AFM提供X-Y和Z轴的放大，不像其他类型的显微镜。这对于理解地物的深度是非常有用的。
- 非常高的放大率：通过AFM可以轻松获取高达1,000,000倍的放大率。
- 光学显微镜:AFM仪器包括一个视频光学显微镜，可以快速显示金属表面。
- 简化的样品制备：在用AFM分析金属样品之前需要少或没有样品制备。
- 易于使用:与其他极端放大显微镜相比，AFM是非常友好的。利用AFM系统中使用的尖端技术，用户可以在一天内有效地测量图像。
AFM用于许多冶金研究。下面给出了两个应用。
树突结构
枝晶（来自希腊语“树木”意味着树）是一种具有树状分支图案的晶体，其在铸造金属中最明显的是通过凝固范围逐渐冷却。通常，可以使用光学显微镜观察树枝状结构;然而，视频光学显微镜的分辨率限制在1μm。
其他的显微镜技术，如扫描电镜，不能观察到枝晶结构。用AFM可以很容易地看到远大于1µm分辨率的树突结构。这些研究为进一步了解凝固过程中界面不稳定性提供了有益的信息。
降水研究
沉淀硬化(时效)是由过饱和固溶体中成分的析出引起的硬化。时效是一种典型的由沉淀引起的微观组织变化。这种沉淀在某些合金中在初始热处理或冷加工操作后发生。沉淀硬化合金(高温合金)在较高的温度下具有优越的机械性能，通常用于工业应用。
使用光学显微镜由于分辨率限制，使用光学显微镜不可能观察沉淀物的尺寸<1μm。SEM可视化是足够的，但它不提供3D图像，也不提供感兴趣的特征的3D图像和准确的线路轮廓测量。
TEM是最常用的降水研究方法，但它需要复杂的样品制备以及高技能的操作员。样品制备和AFM使用非常简单。AFM图像具有相当大的横向和垂直分辨率。
AFM可以沿X, Y, Z，以及XY平面上任意方向进行精确的线廓测量。研究和测量有助于理解潜在的问题，如粗化动力学和内外应力对夹杂平衡形状的影响。