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針對微觀結(jié)構(gòu)分析的金屬金相制備

來源:北京儀光科技有限公司   2025年05月13日 09:10  

為確保金屬結(jié)構(gòu)特性的正確表達(dá),,樣品必須正確制備,。 下面的步驟是對這一過程的一般介紹,但是金相制備方法應(yīng)根據(jù)材料而定,。


步驟 1: 切割用于微觀結(jié)構(gòu)分析的工件

采用濕磨料切割工藝從工件上取一個有代表性的樣品。 選擇的切割工藝應(yīng)確保樣品不會受到任何改變結(jié)構(gòu)的損壞,,并應(yīng)適合材料和應(yīng)用,。

圖 7: 帶有夾緊齒輪的濕磨料切割機(jī),用于從齒輪的齒截面取樣,。 通常,,該截面部分將進(jìn)行感應(yīng)硬化或表面硬化。 樣品將用于檢測截面的結(jié)構(gòu)和硬度,。

步驟 2: 鑲嵌用于微觀結(jié)構(gòu)分析的樣品

鑲樣過程用于固定切割件以使其更容易處理,,同時用于對切割件的尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 盡管典型的是采用環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂,,但也可以使用各種熱鑲樣和冷鑲樣技術(shù)及樹脂,。

冷鑲樣:最高約 100°C,在大氣壓下或真空狀態(tài)下

熱鑲樣:在最高 350 巴和 180°C 下

圖 8: 各種不同形狀的鑲嵌樣品,。 用合成樹脂鑲嵌樣品可確保良好的制備效果,,并提高剩余過程的效率。

步驟 3: 研磨和拋光用于微觀結(jié)構(gòu)分析的樣品

制備用于顯微鏡檢測的樣品時,研磨和拋光過程是最重要的步驟,。 在此過程中,,宏觀粗糙的切割表面轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷浔砻妗?/p>

 如果只是為了使宏觀結(jié)構(gòu)可見(通常是為了用體視顯微鏡或放大鏡進(jìn)行檢查),幾個粗磨步驟以及用酸性或堿性溶液進(jìn)行對比就足夠了,。 (為了節(jié)省時間,,這些樣品在制備時通常不鑲嵌。)

為使結(jié)構(gòu)的微觀元素在反射光顯微鏡下可見,,需要進(jìn)行鏡面拋光,。 鏡面研磨和拋光工藝流程如下:

首先在表面上進(jìn)行粗磨。

用精細(xì)到非常精細(xì)的磨料輕柔地拋光表面,,直到幾乎所有損傷區(qū)域被清除干凈,,通常使用以金剛石、氧化鋁或膠質(zhì)二氧化硅作為磨料的適當(dāng)拋光布和盤片,。

使用微分干涉對比 (DIC)——這是反射光顯微鏡的一個對比度選項(xiàng)——進(jìn)行表面檢查,,以確保表面質(zhì)量足夠高,可以繼續(xù)進(jìn)行蝕刻,。 如果仍然可以在 DIC 中看到變形,,則需要繼續(xù)進(jìn)行拋光步驟。

對表面進(jìn)行蝕刻,,以增強(qiáng)在明場條件下不可見或可見程度有限的對比,。 通常只使用弱酸。

低濃度蝕刻液在乙醇中含有 1-3% 的硝酸(硝酸乙醇),,常用于低合金和中合金碳鋼或鑄鐵,。

耐腐蝕鋼需要特殊的蝕刻工藝,如彩色蝕刻,。

圖 9: 兩層碳化硅箔上的焊縫,,經(jīng) 5% 硝酸水溶液宏觀蝕刻。ZEISS Stemi 508 體視顯微鏡成像,,15x 放大

圖 10: 含碳化鈦和氧化鈦的鐵素體鋼,,經(jīng) 1μm 金剛石機(jī)械制備。 在微分干涉對比圖像中仍能觀察到細(xì)微的變形痕跡,。 樣品未進(jìn)行蝕刻,。ZEISS Axio Imager 成像,DIC,,100x 物鏡

圖 10: 含碳化鈦和氧化鈦的鐵素體鋼,,經(jīng) 1μm 金剛石機(jī)械制備。 在微分干涉對比圖像中仍能觀察到細(xì)微的變形痕跡,。 樣品未進(jìn)行蝕刻,。ZEISS Axio Imager 成像,,DIC,100x 物鏡

圖 12: 耐腐蝕奧氏體-鐵素體鋼(雙相),,經(jīng) 20% 氫氧化鈉溶液電解蝕刻,。 奧氏體晶粒(淺棕色)鑲嵌在藍(lán)棕色的鐵素體基體中。ZEISS Axiolab 成像,,DIC,,20x 物鏡



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