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三分钟了解金相制样及问题解析

发布时间:2021-09-07 10:25:23

金相分析是研究材料内部组织结构的重要方法,一般用来进行失效分析(FA)、质量控制(QC)、研发(RD)等。而金相试样制备的目的是获得材料内部真实的组织结构,需要通过不同的金相试样制备方法去完成。

一般来说,金相试样制备的方法有:机械法(传统意义上的机械制备--磨抛)、电解法(电解抛光和浸蚀)、化学法(化学浸蚀)、化学机械法(化学作用和机械作用同时去除材料)。

金相试样制备的结果需要满足以下要求:1、试样必须具有代表性;2、所有结构元素必须保留;3、试样表面必须无划痕也无变形;4、试样表面不应有外来物质;5、试样表面必须平整且呈镜面。

对于金相试样来说,传统的机械制备是主要手段。金相试样机械制备步骤一般分为:切割(cutting)、镶嵌(mounting)、研磨(grinding)、抛光(polishing)、蚀刻(etching)、显微镜观察(observation)。至于每一个步骤的制样理论不赘述,以下主要列出常见的制样难点问题及解决方案,以供参考。

一、切割:

金相取样一般会选择湿式砂轮片切割法(金相切割机),取样位置根据金相检测目的来决定(是常规金相检测取样还是失效分析取样,是纵向还是横向取样),金相取样的一般原则是在取样过程中不能导致试样过热,否则会产生严重的热变形,对后续制样带来不便。切割过程中常见的一些问题有:1、切割过程中砂轮片崩裂;2、切割下来的试样有毛边;3、切割的工件表面有烧伤;4、切割面不平整;5、切割轮损耗较大;6、切割涂层类样品时涂层易脱层

二、镶嵌:

为了便于机械磨抛,将金相试样镶嵌成标准尺寸大小。往往会根据不同的应用要求(比如镶嵌料是否需要具有导电性、试样边缘是否需要边缘?;?、试样是否需要批量镶嵌、镶嵌树脂是否需要很好地填充到试样内部孔隙中等等)来选择不同的镶嵌方案:是选择冷镶还是热镶?是选择冷镶或热镶树脂中的哪一种?镶嵌过程中常见的一些问题有:1、冷镶嵌块有大量气泡;2、试样与树脂交界处有缝隙;3、镶嵌块表面有放射状裂纹;4、镶嵌树脂黏模。

三、磨抛:

为了获得真实的材料内部组织,需要通过逐道次机械研磨和抛光来实现。磨抛难点在于,会存在许多制备赝像,而这些赝像会干扰我们对真实组织的判断。磨抛过程中常见的一些问题有:1、划痕;2、涂覆;3、变形;4、边缘磨圆;5、浮雕;6、脱落;7、磨料嵌入;8、曳尾;9、开裂;10、虚假孔隙率。

四、蚀刻:

蚀刻提高了试样抛光表面的对比度,展示出材料的微观或宏观结构(金相图),比如晶界或者相的轮廓形貌,这将有助于我们进行金相分析。蚀刻要点有:1、蚀刻之前试样表面需要达到一个尽量无变形或无划痕的光滑表面;2、如果是电解制样,可以先进行电解抛光紧接着进行电解蚀刻。3、选择适合当前材料的化学蚀刻液或者电解蚀刻液。

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