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(nèi)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(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(jié)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(zhì)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(jié)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(guī)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(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚脂樹脂。

環(huán)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(guī)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(huán)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(huán)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(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(cè)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(nèi)部的組織發(fā)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(zhuǎn)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(nèi)，同時減少表面撕損現(xiàn)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(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(zhuǎn)速一般在200～600r/min，粗拋時轉(zhuǎn)速較高，精拋或拋軟材料時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)量不佳；若拋光液太少，將使拋光面變得晦暗而有黑斑。

后期應使試樣在拋光盤上各方向轉(zhuǎn)動，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，整個拋光時間不宜過長，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。