金相樣品制備

金相分析在材料研究領(lǐng)域占有十分重要的地位，是研究材料內(nèi)部組織的主要手段之一，通過(guò)用光學(xué)顯微鏡觀察和研究金屬，陶瓷，礦樣以及其他固體材料內(nèi)部及表面的顯微組織，控制材料的熱處理工藝，充分發(fā)揮材料的物理性能。是工業(yè)制造和品質(zhì)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(huán)節(jié)，也是分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠與否的重要保障。制樣過(guò)程可分為若干個(gè)工序，金相制樣過(guò)程主要分解為：切割取樣、鑲嵌樣品、機(jī)械研磨拋光、檢驗(yàn)樣品等四步，每一工序都需精確操作以確保獲得滿意準(zhǔn)確的結(jié)果。

樣品切割

得到一個(gè)盡可能無(wú)變形的平表面才能迅速而容易地進(jìn)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(shí)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(shí)，冷卻液沖刷砂輪片以避免摩擦熱對(duì)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(lái)選擇。按照材料的性質(zhì)來(lái)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(jié)果。

鑲嵌樣品

金相樣品鑲嵌（以下簡(jiǎn)稱鑲樣），是指在試樣尺寸較小或者形狀不規(guī)則導(dǎo)致研磨拋光苦難而進(jìn)行的鑲嵌或夾持來(lái)使試樣拋磨方便，提高工作效率及實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)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(yīng)用：對(duì)溫度及壓力極敏感的材料，以及微裂紋的試樣，應(yīng)采用冷鑲的方式，將不會(huì)引起試樣組織的變化。

冷鑲材料：一般包括環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚脂樹(shù)脂。

環(huán)氧樹(shù)脂：收縮率低，固化時(shí)間長(zhǎng)；邊緣保護(hù)好，用于真空浸漬，適用于多孔性材料；

丙烯酸樹(shù)脂：黃色或白色，固化時(shí)間短，適用于大批量形狀不規(guī)則的試樣鑲樣；對(duì)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(shù)脂：黃色、透明、固化時(shí)間較長(zhǎng)；適用于大批量無(wú)孔隙的試樣制樣，適用期長(zhǎng)；

PreQick7002真空冷鑲設(shè)備

真空浸漬：多孔材料（如陶瓷或熱噴涂層）需要進(jìn)行真空浸漬。樹(shù)脂可強(qiáng)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(kāi)的孔隙）。只有環(huán)氧樹(shù)脂可用于真空浸漬，因?yàn)樗鼈兙哂械驼扯群偷驼羝麎禾匦浴?/span>可將熒光染料與環(huán)氧樹(shù)脂混合使用，以便于在熒光燈下找出一切填充過(guò)的孔隙。

冷鑲試樣 

熱鑲

熱鑲示意圖

熱鑲應(yīng)用：適用于低溫及壓力不大的情況下不發(fā)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(huán)氧樹(shù)脂加固化劑）及醫(yī)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(qiáng)酸強(qiáng)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(jī)

熱鑲試樣 

鑲樣缺陷及解決方法

機(jī)械制樣研磨

粗磨

一般材料都用砂輪機(jī)粗磨。操作時(shí)應(yīng)利用砂輪側(cè)面，以保證試樣磨平。要注意接觸壓力不宜過(guò)大同時(shí)要不斷用水冷卻，防止溫度升高造成內(nèi)部的組織發(fā)生變化。粗磨完成后，試樣外邊緣應(yīng)倒角，以免在以后的工序過(guò)程中會(huì)將砂紙或拋光物拉裂，甚至還可能會(huì)被拋光物鉤住而被拋飛出外，造成事故。

鑲樣倒角

精磨

細(xì)磨的目的是消除粗磨遺留下來(lái)的深而粗的磨痕，為拋光做準(zhǔn)備。細(xì)磨本身包括多道操作，即在各號(hào)砂紙上從粗到細(xì)順序進(jìn)行。目前，主流的精磨方式為濕式機(jī)械精磨，細(xì)精磨時(shí)一般依次從P1200號(hào)開(kāi)始，逐一更換細(xì)一號(hào)的砂紙推磨，一般鋼鐵試樣磨到P2000號(hào)砂紙，軟材料如鋁、鎂等合金可磨到P4000號(hào)砂紙。每換下一號(hào)細(xì)砂紙時(shí)，應(yīng)將磨面方向應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°，以便觀察上次磨痕是否磨掉。 在細(xì)磨較軟的金相試樣時(shí)，如鋁、鎂、銅等有色金屬是應(yīng)該在砂紙上涂一層潤(rùn)滑劑，可防止砂粒嵌入軟金屬材料內(nèi)，同時(shí)減少表面撕損現(xiàn)象。

拋光

Mir Face MS研磨和拋光設(shè)備

拋光的目的是除去金相試樣磨面上由細(xì)磨留下的磨痕，成為平整無(wú)疵的鏡面。拋光結(jié)果在很大程度上取決于前幾道工序的質(zhì)量，故拋光之前應(yīng)仔細(xì)檢查磨面磨痕是否為單一方向且均勻，否則應(yīng)重新磨光，以免白費(fèi)時(shí)間。

拋光通常在的金相樣品拋光機(jī)上灑以適量的拋光液后進(jìn)行，轉(zhuǎn)速一般在200～600r/min，粗拋時(shí)轉(zhuǎn)速較高，精拋或拋軟材料時(shí)轉(zhuǎn)速較低。在拋光盤(pán)上蒙一層織物，粗拋時(shí)常用帆布、粗呢等，精拋時(shí)常用絨布、細(xì)呢金絲絨與絲綢等。

金剛石研磨盤(pán) 

拋光注意事項(xiàng)：

拋光時(shí)將試樣的磨面應(yīng)均勻地、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤(pán)上。壓力不宜過(guò)大，并從邊緣到中心不斷地作徑向往復(fù)移動(dòng)。

拋光過(guò)程中要不斷噴灑適量的拋光液。若拋光布上地光液太多，會(huì)使鋼中夾雜物及鑄鐵中的石墨脫落，拋光面質(zhì)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(yīng)使試樣在拋光盤(pán)上各方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止鋼中夾雜物產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。 

盡量減少拋光面表層金屬變形的可能性，整個(gè)拋光時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，磨痕全部消除，出現(xiàn)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(zhuǎn)入浸濕或直接在顯微鏡下觀察。