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金相样品制备
时间:2020-05-01 点击次数:276

金相样品制备

金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一,通过用光学显微镜观察和研究金属,陶瓷,矿样以及其他固体材料内部及表面的显微组织,控制材料的热处理工艺,充分发挥材料的物理性能。是工业制造和品质管理不可缺少的重要手段之一。而金相试样的制备,则是金相分析重要的工艺环节,也是分析结果准确可靠与否的重要保障。制样过程可分为若干个工序,金相制样过程主要分解为:切割取样、镶嵌样品、机械研磨抛光、检验样品等四步,每一工序都需精确操作以确保获得满意准确的结果。

 

样品切割

 

 

得到一个尽可能无变形的平表面才能迅速而容易地进行下一步制样,最合适的切割法是湿式砂轮片切割法,这种方法所造成的损伤与所用的时间相比是最小的。湿式砂轮片切割使用的砂轮片是由研磨料粘合剂合成的。工作时,冷却液冲刷砂轮片以避免摩擦热对样品造成的热损伤。

 

  

 

砂轮片的选择 

按照所需切割的材料不同,选择不同组份的砂轮片,主要依材料的硬度和韧性来选择。按照材料的性质来正确选择砂轮片是十分重要的。只有砂轮片合适,才能保证切割的样品表面变形小、平整度好,以便快速地得到所需的制样结果。

 

镶嵌样品

 

金相样品镶嵌(以下简称镶样),是指在试样尺寸较小或者形状不规则导致研磨抛光苦难而进行的镶嵌或夹持来使试样抛磨方便,提高工作效率及实验的准确性的工艺方法。镶样一般分为冷镶和热镶

 

冷镶

 

 

冷镶示意图

 

冷镶应用:对温度及压力极敏感的材料,以及微裂纹的试样,应采用冷镶的方式,将不会引起试样组织的变化。

冷镶材料:一般包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚脂树脂

环氧树脂:收缩率低,固化时间长;边缘保护好,用于真空浸渍,适用于多孔性材料;

丙烯酸树脂:黄色或白色,固化时间短,适用于大批量形状不规则的试样镶样;对有裂纹或孔隙的试样有较好的渗透性;特别适用于印刷电路板封装;

聚酯树脂:黄色、透明、固化时间较长;适用于大批量无孔隙的试样制样,适用期长;

 

             

PreQick7002真空冷镶设备

 

真空浸渍:多孔材料(如陶瓷或热喷涂层)需要进行真空浸渍。树脂可强化这些脆弱的材料,可以很大程度地减少制备缺陷(如拔出、裂纹或未打开的孔隙)。只有环氧树脂可用于真空浸渍,因为它们具有低粘度和低蒸汽压特性。可将荧光染料与环氧树脂混合使用,以便于在荧光灯下找出一切填充过的孔隙。

 

 

 

冷镶试样 

 

热镶

 

热镶示意图

 

热镶应用:适用于低温及压力不大的情况下不发生变形的样品。

热镶材料:目前一般多采用塑料作为镶嵌材料。镶嵌材料有热凝性塑料(如胶木粉)、热塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(环氧树脂加固化剂)医用牙托粉加牙托水等。胶木粉不透明,有各种颜色,而且比较硬,试样不易倒角,但抗强酸强碱的耐腐蚀性能比较差。聚氯乙烯为半透明或透明的,抗酸碱的耐腐蚀性能好,但较软。

 

 

相确镶样机

 

 

 

 

热镶试样 

 

镶样缺陷及解决方法

 

 

 

 

机械制样研磨

 

粗磨

一般材料都用砂轮机粗磨。操作时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平。要注意接触压力不宜过大同时要不断用水冷却,防止温度升高造成内部的组织发生变化。粗磨完成后,试样外边缘应倒角,以免在以后的工序过程中会将砂纸或抛光物拉裂,甚至还可能会被抛光物钩住而被抛飞出外,造成事故。

 

 

 

镶样倒角

 

精磨

细磨的目的是消除粗磨遗留下来的深而粗的磨痕,为抛光做准备。细磨本身包括多道操作,即在各号砂纸上从粗到细顺序进行。目前,主流的精磨方式为湿式机械精磨,细精磨时一般依次从P1200号开始,逐一更换细一号的砂纸推磨,一般钢铁试样磨到P2000号砂纸,软材料如铝、镁等合金可磨到P4000号砂纸。每换下一号细砂纸时,应将磨面方向应旋转90°,以便观察上次磨痕是否磨掉。 在细磨较软的金相试样时,如铝、镁、铜等有色金属是应该在砂纸上涂一层润滑剂,可防止砂粒嵌入软金属材料内,同时减少表面撕损现象。

 

抛光

 

 

Mir Face MS研磨和抛光设备

 

抛光的目的是除去金相试样磨面上由细磨留下的磨痕,成为平整无疵的镜面。抛光结果在很大程度上取决于前几道工序的质量,故抛光之前应仔细检查磨面磨痕是否为单一方向且均匀,否则应重新磨光,以免白费时间。

抛光通常在专用的金相样品抛光机上洒以适量的抛光液后进行,转速一般在200~600r/min,粗抛时转速较高,精抛或抛软材料时转速较低。在抛光盘上蒙一层织物,粗抛时常用帆布、粗呢等,精抛时常用绒布、细呢金丝绒与丝绸等。

 

 

金刚石研磨盘 

 

抛光注意事项:

抛光时将试样的磨面应均匀地、平正地压在旋转的抛光盘上。压力不宜过大,并从边缘到中心不断地作径向往复移动。

抛光过程中要不断喷洒适量的抛光液。若抛光布上地光液太多,会使钢中夹杂物及铸铁中的石墨脱落,抛光面质量不佳;若抛光液太少,将使抛光面变得晦暗而有黑斑。

后期应使试样在抛光盘上各方向转动,以防止钢中夹杂物产生拖尾现象。 

尽量减少抛光面表层金属变形的可能性,整个抛光时间不宜过长,磨痕全部消除,出现镜面后,抛光即可停止。试样用水冲洗或用酒精洗干净后就可转入浸湿或直接在显微镜下观察。

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