金相樣品制備原理及目標(biāo)

制備原理
金相試樣制備旨在揭示試樣的真實(shí)結(jié)構(gòu)，無論試樣是金屬、陶瓷、硬質(zhì)合金還是其他固體材料。擁有一套系統(tǒng)的制備方法是實(shí)現(xiàn)這一宗旨zui便利的途徑。我們?cè)谌粘９ぷ髦行枰谕环N檢測(cè)條件下對(duì)同一種材料進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，每次都希望獲得相同的檢測(cè)結(jié)果。這意味著制備結(jié)果必須具有再現(xiàn)性。我們的制備原理就是基于這四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)而確定的：

系統(tǒng)制備
試樣制備需要遵循某些適用于大多數(shù)材料的規(guī)則。具有相應(yīng)特性（硬度和韌性）的不同材料在制備過程中會(huì)產(chǎn)生類似反應(yīng)并要求使用相同的易耗品。因此，我們可以在 Metalogram 中根據(jù)材料的特性列出所有材料，而不是因?yàn)檫@些材料同屬于某個(gè)材料組。我們以科學(xué)的視角定義易耗品的性能，進(jìn)而確定其*用途。這一系統(tǒng)化途徑造就了“Metalog 制備方法”，成為“Metalog 指南”的編制依據(jù)。

再現(xiàn)性
制備方法一經(jīng)制定和調(diào)整，每次對(duì)相同材料執(zhí)行時(shí)均應(yīng)產(chǎn)生*相同的結(jié)果。這就要求采用高標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量統(tǒng)一的易耗品。另外一個(gè)基本因素則是制備參數(shù)的控制，如：

旋轉(zhuǎn)速度與方向
作用于試樣上的力
磨料與潤(rùn)滑劑的用量及類型
制備時(shí)間

在制備過程中，這些因素均會(huì)對(duì)zui終的制備結(jié)果產(chǎn)生明確影響。其中很多因素只能采用自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。

真實(shí)結(jié)構(gòu)
從理論上講，我們感興趣的是試樣表面的檢查，試樣表面可以展示出需分析結(jié)構(gòu)的圖像。 我們需要得到的理想結(jié)果是：

無變形
無劃痕
無拉傷
無異物
無污斑
無浮凸或圓緣
無熱損傷

然而，如果采用機(jī)械制備方法，幾乎不可能達(dá)到上述所有要求。結(jié)構(gòu)受到的損傷被降到zui低限度，即使在光學(xué)顯微鏡下也無法顯現(xiàn)，且不會(huì)影響檢查結(jié)果。這種近乎、只存在表面損傷的狀態(tài)通常被稱為真實(shí)結(jié)構(gòu)。

的制備結(jié)果
只有在少數(shù)情形下才必須獲得真實(shí)結(jié)構(gòu)。 對(duì)于大多數(shù)檢驗(yàn)來說，存在少量劃痕或輕微圓緣是無關(guān)緊要的。我們需要的是一個(gè)可以接受的制備結(jié)果。精加工表面只需滿足特定分析要求即可。 任何超出該要求的制備只會(huì)增加制備的總成本

經(jīng)濟(jì)的制備
除了對(duì)精加工表面的相關(guān)要求感興趣之外，制備的總成本也是我們感興趣的一個(gè)方面。整個(gè)制備過程的制備時(shí)間、操作時(shí)間以及消耗品用量都是重要的因素。

zui廉價(jià)的消耗品并不一定意味著平均單個(gè)試樣的制備成本zui低。每件產(chǎn)品的壽命，當(dāng)然還有其制成表面的質(zhì)量，都與之相關(guān)。例如，如果一個(gè)PG步驟僅僅因?yàn)榫哂休^高的材料去除量而被選用，隨后的FG步驟就有可能由于PG步驟中產(chǎn)生的過度變形而不得不延長(zhǎng)。這一點(diǎn)在計(jì)算制備總時(shí)間和成本時(shí)必須予以考慮。

制備目標(biāo)
試樣必須具有代表性。

所有結(jié)構(gòu)要素必須予以保留。

表面必須無劃痕、無變形。

試樣表面不得含有異物。

試樣必須平整且具有較高反射性。

應(yīng)該獲得平均每件試樣的*價(jià)格。

所有制備必須具備 100% 可再現(xiàn)

制備方法
 

制備方法是采用晶粒度連續(xù)變小的磨料、通過機(jī)械方式從試樣表面去除材料的一系列步驟。一種制備方法通常由以下步驟組成：

粗磨，PG
精磨，F(xiàn)G
金剛石拋光，DP
氧化物拋光，OP

制備用磨盤或拋光布。
制備一種新材料時(shí)必須使用相關(guān)制備方法中的磨盤/拋光布。
改變制備方法時(shí)，請(qǐng)從本表中選擇替代型研磨/拋光布。

磨料
     研磨與拋光用磨料。
金剛石是我們所有制備方法中應(yīng)用zui廣泛的磨料。 *例外為 PG 步驟和 OP 步驟。在 PG 步驟中，軟質(zhì)材料的制備可采用其他磨料。OP 步驟則采用了膠態(tài)氧化硅制備無劃痕的精加工表面。 磨料硬度必須為需制備材料硬度的 2.5 至 3 倍。請(qǐng)勿選擇硬度更低的磨料——否則會(huì)產(chǎn)生人為制備缺陷。磨料用量取決于研磨/拋光表面及試樣硬度。低彈力布配硬質(zhì)試樣時(shí)，由于磨料晶粒磨損速度較快，磨料用量會(huì)大于高彈力布配軟質(zhì)試樣時(shí)的用量。
 

粒度/晶粒度
     所用磨料的粒度或晶粒度。
制備開始階段的磨料晶粒度應(yīng)盡可能小，以防試樣過度受損。在后續(xù)制備步驟中，不同晶粒度磨料的更換間隔時(shí)間應(yīng)盡可能長(zhǎng)，以縮短制備時(shí)間。
 

潤(rùn)滑劑
     冷卻及潤(rùn)滑用液體。
根據(jù)材料類型和制備階段，可采用不同類型的潤(rùn)滑劑。藍(lán)色和綠色潤(rùn)滑劑較稀，具有高冷卻、低涂抹的效果。藍(lán)色潤(rùn)滑劑為乙醇基潤(rùn)滑劑，而綠色潤(rùn)滑劑為水基潤(rùn)滑劑，不含酒精。紅色潤(rùn)滑劑具有高涂抹、低冷卻的效果。要求較高材料去除量時(shí)，可選用藍(lán)色或綠色潤(rùn)滑劑；對(duì)軟質(zhì)和韌性材料拋光時(shí)，應(yīng)選用紅色潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑與磨料必須單獨(dú)施加。應(yīng)根據(jù)材料類型和制備時(shí)使用的研磨/拋光盤，施加不同量的潤(rùn)滑劑和磨料。一般來說，軟質(zhì)材料要求潤(rùn)滑劑用量較大，以避免材料受損，但由于磨料磨損小，所以要求磨料用量較少。硬質(zhì)材料要求潤(rùn)滑劑用量較少，而磨料用量較大，原因是磨料磨損速度較快。潤(rùn)滑劑用量必須正確調(diào)節(jié)，以獲得*制備結(jié)果。拋光布必須保持潮濕，但不得過濕。潤(rùn)滑劑過量只會(huì)沖掉研磨/拋光盤上的磨料，并在試樣與研磨/拋光盤之間形成一厚層潤(rùn)滑劑，從而降低材料去除量。
 

旋轉(zhuǎn)速度
     研磨/拋光盤的旋轉(zhuǎn)速度。
執(zhí)行 PG 制備步驟時(shí)，宜采用高轉(zhuǎn)速，以快速完成材料去除。執(zhí)行FG、DP 和 OP 等制備步驟時(shí)，研磨/拋光盤和試樣座的轉(zhuǎn)速均應(yīng)為每分鐘 150 轉(zhuǎn)。 兩者須同向旋轉(zhuǎn)。
由于我們作業(yè)時(shí)采用的是松散型磨料，轉(zhuǎn)速太高會(huì)將研磨/拋光盤上的懸浮液甩出，從而增加磨料和潤(rùn)滑劑用量。
"拋光動(dòng)力學(xué)特性" 部分將對(duì)此作更詳盡的描述。
 

力
     試樣座被壓在研磨/拋光盤上所施加的總力。
力的單位為牛頓。 制備方法中規(guī)定的數(shù)字適用于6個(gè)用試樣座夾緊的 30 毫米直徑的標(biāo)準(zhǔn)試樣。這些試樣為已鑲試樣，試樣面積約為鑲樣底座的 50%。 在 Prepamatic、RotoForce-4 或 Pedemat 上制備單個(gè)試樣時(shí)，每個(gè)試樣上的作用力須設(shè)定在制備方法規(guī)定值的 1/6。如果試樣尺寸小于或試樣座上試樣少于上述數(shù)值，則必須相應(yīng)降低作用力，避免發(fā)生變形等損傷。試樣尺寸大于上述數(shù)值時(shí)，作用力只需稍稍增大即可。正確的對(duì)策應(yīng)該是延長(zhǎng)制備時(shí)間。增大作用力會(huì)因摩擦力變大而升高溫度，因而可能產(chǎn)生熱損傷。
 

時(shí)間
     制備時(shí)間指試樣座旋轉(zhuǎn)并被壓在研磨/拋光盤上的持續(xù)時(shí)間。
制備時(shí)間以分鐘為單位。 制備時(shí)間應(yīng)盡可能短，以免引發(fā)浮凸或邊角修圓等人為缺陷。制備時(shí)間可根據(jù)不同的試樣尺寸作相應(yīng)調(diào)整。試樣越大，制備時(shí)間越長(zhǎng)。每一分鐘必須對(duì)試樣進(jìn)行檢查，以確定下一步驟的開始時(shí)間。試樣尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí)，應(yīng)保持恒定制備時(shí)間并降低作用力。



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