试样制备的新概念
2023-10-17
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摘要：由于我们两个人的年龄加在一起超过了 110 岁，我们自认为是“旧时代”的人，正因为如此，我们不得不追忆在那“美好的旧日子里”事情是怎么做的。当 30 多年前我们还是年轻的金相技术人员时，一种当今称之为“传统方法”的试样制备方案日臻成熟。总的来说，试样经过切割和镶嵌（如果需要的话）后，就要用一系列粒度由粗到细的碳化硅（SiC）防水砂纸进行磨光。多数情况下，所用砂纸粒度的顺序为 120、240、320、400、600 号（美国 ANSI/CAM粒度标准，见表 1），并使用水作为冷却剂和润滑剂，同时也作为清洗剂，以便将磨屑冲刷出砂纸表面。如果采用手工磨光（在那个时代还是很普遍的），人们在更换砂纸时还需将试样转动 45º 至 90º 角。当人们手握试样沿转盘边缘移向中心时，还应注意使试样与砂纸保持垂直。转盘的转速一般为 150 转/分或 300 转/分，每道砂纸大约需要磨1 到 2 分钟。 用 SiC 砂纸磨光的步骤完成后就要开始进行抛光。多数情况下，*道工序使用 6μm 金刚石磨膏，所用的织物可以是帆布、尼龙、或 MICROCLOTH 抛光织物，同时还使用一种润滑剂或扩充剂，例如 METADI 液体。如果转盘沿逆时针方向转动，我们就应当手握试样织物表面，抛光进行约 2 分钟。下一道工序有不同方案，一些人先使用 0.3μm α 氧化铝的水悬浮液，然后使用 0.05μm γ 氧化铝的水悬浮液继续抛光。另一些人则愿意先使用 1μm 金刚石磨膏，然后使用 0.05μm γ 氧化铝的水悬浮液继续抛光。这就是所谓的“传统方法”，大约有 8 道工序，尽管会因人而异，但结果却相当接近。总的说来，这些工序*常使用的织物是 MICROCLOTH 抛光织物，但是也会使用其它一些织物。尽管采用上述方法制备的试样，在获得没有制备瑕疵的基体显微组织方面，通常还是令人满意的，但是对于边缘的保持却不算好；也就是说，边缘常常被磨成圆角，结果在显微镜下观察时不能清晰聚焦。曾经尝试过许多办法来克服这一问题。通常保护边缘的*后一招就是采用化学镀镍。也试验过不同类型的镶嵌材料并加入不同的填料、也尝试过使用其它的边缘支撑体，例如将假试样和细钢粒等放入镶嵌材料，以增加试样边缘的平整性。这些都是金相学的“魔术”，但是仍旧难以获得良好的边缘保持。 随着“大烟囱”工业在上世纪 70 年代和 80 年代的衰退，金相技术人员成为岌岌可危的群体，寻求自动化和更好的办法已日益明显。镶嵌压力机的引入，使得不论使用热固性镶嵌材料或是热塑性镶嵌材料时，试样都是在压力保持下自动冷却到室温，使边缘平整性得到很大的改善。自动抛光装置也大大地改善了试样边缘的平整性。现今制备的试样，其边缘已经能很容易地在放大 500 倍或更高的倍数下进行显微摄影。当然，试样本身的性质也很重要。比较硬的材料能更容易制备出平坦的边缘。与此同时，任何一种材料，如果直至边缘都具有均匀的显微组织，也要比边缘较软的试样（此时边缘保持平坦*为重要）更容易制备。 对旧时代人们的新震撼 与设备改善的同时，出现了新的消耗器材产品，它改变了金相学的传统方法。在本期技术评论中，我们将介绍使用这些新产品进行抛光试验的结果。试样制备的自动化促进研制出许多新型制备表面，这些制备表面可用来去除切割带来的损伤，并使装在夹持器上的所有试样都处于同一平面。对于一个半自动系统，普通的 SiC 砂纸可用于此工序。尽管 SiC 砂纸的使用寿命不长，对于许多材料, SiC 砂纸仍然是*有效的磨制表面。对于一个全自动系统，例如VANGUARD™ 抛光系统，SiC 砂纸仍可用于磨成平面工序，但是这不是一个理想的解决办法，因为每一个夹持器所装的试样完成此工序后，都需要更换砂纸。已经有许多长寿命制备表面可以取代 SiC 砂纸。其中一种就是 ULTRA-PREP™金属粘接或树脂粘接的金刚石磨光盘。金属粘接磨光盘的直径有 73 毫米、203 毫米、305 毫米（2.875 英寸、8 英寸、12 英寸）三种，而树脂粘接磨光盘的直径有 8 英寸和 12 英寸两种。一定尺寸的金刚石磨料和粘接剂（载体）以高密度的规则点状涂镀在盘的基底上。为了满足许多种材料的需要，BUEHLER生产的这类磨光盘的金刚石磨料尺寸范围很广，对于金属粘接盘有 6 种尺寸，从 125μm到 6μm；对于树脂粘接盘有 30μm、9μm、3μm 三种。根据所需制备的材料不同，我们可以在磨成平面工序以外使用这类磨光盘。这一概念可以通过不同类型材料的例子加以说明。 |
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