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金相樣品制備
金相樣品制備
金相分析在材料研究領域占有十分重要的地位，是研究材料內部組織的主要手段之一，通過用光學顯微鏡觀察和研究金屬，陶瓷，礦樣以及其他固體材料內部及表面的顯微組織，控制材料的熱處理工藝，充分發揮材料的物理性能。是工業制造和品質管理*的重要手段之一。而金相試樣的制備，則是金相分析重要的工藝環節，也是分析結果準確可靠與否的重要保障。制樣過程可分為若干個工序，金相制樣過程主要分解為：切割取樣、鑲嵌樣品、機械研磨拋光、檢驗樣品等四步，每一工序都需精確操作以確保獲得滿意準確的結果。
樣品切割
得到一個盡可能無變形的平表面才能迅速而容易地進行下一步制樣，合適的切割法是濕式砂輪片切割法，這種方法所造成的損傷與所用的時間相比是小的。濕式砂輪片切割使用的砂輪片是由研磨料和粘合劑合成的。工作時，冷卻液沖刷砂輪片以避免摩擦熱對樣品造成的熱損傷。
砂輪片的選擇
按照所需切割的材料不同，選擇不同組份的砂輪片，主要依材料的硬度和韌性來選擇。按照材料的性質來正確選擇砂輪片是十分重要的。只有砂輪片合適，才能保證切割的樣品表面變形小、平整度好，以便快速地得到所需的制樣結果。
鑲嵌樣品
金相樣品鑲嵌（以下簡稱鑲樣），是指在試樣尺寸較小或者形狀不規則導致研磨拋光苦難而進行的鑲嵌或夾持來使試樣拋磨方便，提高工作效率及實驗的準確性的工藝方法。鑲樣一般分為冷鑲和熱鑲。
冷鑲
冷鑲示意圖
冷鑲應用：對溫度及壓力極敏感的材料，以及微裂紋的試樣，應采用冷鑲的方式，將不會引起試樣組織的變化。
冷鑲材料：一般包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚脂樹脂。
環氧樹脂：收縮率低，固化時間長；邊緣保護好，用于真空浸漬，適用于多孔性材料；
丙烯酸樹脂：黃色或白色，固化時間短，適用于大批量形狀不規則的試樣鑲樣；對有裂紋或孔隙的試樣有較好的滲透性；特別適用于印刷電路板封裝；
聚酯樹脂：黃色、透明、固化時間較長；適用于大批量無孔隙的試樣制樣，適用期長；
PreQick7002真空冷鑲設備
真空浸漬：多孔材料（如陶瓷或熱噴涂層）需要進行真空浸漬。樹脂可強化這些脆弱的材料，可以很大程度地減少制備缺陷（如拔出、裂紋或未打開的孔隙）。只有環氧樹脂可用于真空浸漬，因為它們具有低粘度和低蒸汽壓特性。可將熒光染料與環氧樹脂混合使用，以便于在熒光燈下找出一切填充過的孔隙。
冷鑲試樣
熱鑲
熱鑲示意圖
熱鑲應用：適用于低溫及壓力不大的情況下不發生變形的樣品。
熱鑲材料：目前一般多采用塑料作為鑲嵌材料。鑲嵌材料有熱凝性塑料（如膠木粉）、熱塑性塑料（如聚氯乙烯）、冷凝性塑料（環氧樹脂加固化劑）及醫用牙托粉加牙托水等。膠木粉不透明，有各種顏色，而且比較硬，試樣不易倒角，但抗強酸強堿的耐腐蝕性能比較差。聚氯乙烯為半透明或透明的，抗酸堿的耐腐蝕性能好，但較軟。
相確鑲樣機
熱鑲試樣
鑲樣缺陷及解決方法
機械制樣研磨
粗磨
一般材料都用砂輪機粗磨。操作時應利用砂輪側面，以保證試樣磨平。要注意接觸壓力不宜過大同時要不斷用水冷卻，防止溫度升高造成內部的組織發生變化。粗磨完成后，試樣外邊緣應倒角，以免在以后的工序過程中會將砂紙或拋光物拉裂，甚至還可能會被拋光物鉤住而被拋飛出外，造成事故。
鑲樣倒角
精磨
細磨的目的是消除粗磨遺留下來的深而粗的磨痕，為拋光做準備。細磨本身包括多道操作，即在各號砂紙上從粗到細順序進行。目前，主流的精磨方式為濕式機械精磨，細精磨時一般依次從P1200號開始，逐一更換細一號的砂紙推磨，一般鋼鐵試樣磨到P2000號砂紙，軟材料如鋁、鎂等合金可磨到P4000號砂紙。每換下一號細砂紙時，應將磨面方向應旋轉90°，以便觀察上次磨痕是否磨掉。 在細磨較軟的金相試樣時，如鋁、鎂、銅等有色金屬是應該在砂紙上涂一層潤滑劑，可防止砂粒嵌入軟金屬材料內，同時減少表面撕損現象。
拋光
Mir Face MS研磨和拋光設備
拋光的目的是除去金相試樣磨面上由細磨留下的磨痕，成為平整無疵的鏡面。拋光結果在很大程度上取決于前幾道工序的質量，故拋光之前應仔細檢查磨面磨痕是否為單一方向且均勻，否則應重新磨光，以免白費時間。
拋光通常在的金相樣品拋光機上灑以適量的拋光液后進行，轉速一般在200～600r/min，粗拋時轉速較高，精拋或拋軟材料時轉速較低。在拋光盤上蒙一層織物，粗拋時常用帆布、粗呢等，精拋時常用絨布、細呢金絲絨與絲綢等。
金剛石研磨盤
拋光注意事項：
拋光時將試樣的磨面應均勻地、平正地壓在旋轉的拋光盤上。壓力不宜過大，并從邊緣到中心不斷地作徑向往復移動。
拋光過程中要不斷噴灑適量的拋光液。若拋光布上地光液太多，會使鋼中夾雜物及鑄鐵中的石墨脫落，拋光面質量不佳；若拋光液太少，將使拋光面變得晦暗而有黑斑。
后期應使試樣在拋光盤上各方向轉動，以防止鋼中夾雜物產生拖尾現象。
盡量減少拋光面表層金屬變形的可能性，整個拋光時間不宜過長，磨痕全部消除，出現鏡面后，拋光即可停止。試樣用水沖洗或用酒精洗干凈后就可轉入浸濕或直接在顯微鏡下觀察。