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测试试样的制备

尔然
2010-03-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《测试试样的制备pdf》,可适用于人文社科领域

BUEHLER®SUMMET™隐藏于试样制备技术之后的科学试样制备技术与分析指导翻译:王琦BUEHLER®SUMMET™试样制备的科学技术美国标乐公司版权所有©本出版物的版权归美国标乐公司所有。未经美国标乐公司书面许可不得以任何方式包括但不限于电子影印及其他进行部分或全部的拥有、利用、复制否则将承担相应的刑事和或民事责任。ISBN编号:FN编号:FN本出版物于美国印刷第一次印刷:年月日本指南由美国标乐公司荣誉出品注册商标本指南所涉及术语均为注册商标或服务标记属于美国标乐公司的资产。警告本指南所提供的材料力求最大的完善但不足之处难免。本指南所含信息仅仅作为一个基本指导方针任何个人或组织因使用或参考本指南信息而引起的任何损失与作者及出版商无关。目录目录引言试样的选取试样制备的目的制备方法的发展试样的切取砂轮切取试样精密锯床切取试样试样的镶嵌试样的夹具镶嵌的压力冷镶粉的选用边缘的保护研磨研磨材料研磨设备抛光机械抛光电解抛光手动抛光自动抛光抛光布的选用抛光砂纸的选用试样制备方法传统试样制备方法现代试样制备方法特殊材料的制备元素周期表轻金属:铝镁铍铝镁铍低熔点金属锑铋镉铅锡锌难熔金属:钛锆铪铬钼铌铼钽钒钨钛锆和铪其他难熔金属:铬钼铌铼钽钒和钨铁基材料铜镍钴铜镍钴贵重金属热喷涂试样烧结碳化物陶瓷复合材料印刷线路板电子材料聚合物腐蚀腐蚀方法选择性腐蚀电解腐蚀和阳极化处理热着色干涉层方法金属及合金常用的腐蚀剂目录光学显微镜光学显微镜显微镜的部件清析度景深成像模式显微硬度实验维氏显微硬度实验努氏显微硬度实验影响精确度和准确度的因素及偏差全自动显微硬度实验图象捕获及分析获得图象消除干扰手动交互式测量自动测量极限偏差二进制运行基本应用实验室的安全实验室的设备个人防护装备(PPE)化学药品及其储存和处理腐蚀剂溶剂酸基本化学药品其他化学药品总结参考资料附录ASTM金相标准ISO标准相关国家标准Buehler注册商标索引驻外销售办公室研究技术GeorgeFVanderVoort主编非常感谢WaseAhmed,GeorgeBlann,PaulaDidier,DonFisher,ScottHolt,JaniceKlansky和GabeLucas对本书提供的的技术支持。引言引言为了展示金属材料的真实显微组织并准确观察、鉴定、记录和测量恰当的试样制备是比不可少的。通常我们有时会遇到无法观察和测量试样的真实显微组织的情形这多可追溯到前期不恰当的试样制备程序或无效的试样制备顺序。试样经过恰当的制备展示真实的组织结构或根据期望在恰当的对比度下显示相应的相或组成后观察、评定、测量和记录的工作才能变的相对轻松容易。经验证明要在显微镜下得到理想的组织图象不是件很容易的事情是一个巨大的挑战。尽管如此恰当的试样制备方法仍得不到人们的足够重视。其实试样的制备质量是决定实验的关键因素就象那句经典的计算机谚语所描述的:“如果输入的是垃圾那么输出的也是垃圾。”以前人们往往倾向于将镶嵌后的试样制备划分成两个步骤研磨和抛光甚至进一步细分为粗和细两个步骤。许多年以前这种区分非常清晰。其实这种划分下的两种方式包含的制样取样方法是相同的。研磨就是将磨削材料固定在合适的介质材料上如纸或布上以随机方向将试样表面材料通过磨削方式去除掉。时至今日碳化硅砂纸依旧被广泛使用其磨削材料的粒度范围通常为µm到µm。过去抛光过程并不被被人们定义为金相抛光相反而是划入到工业抛光的范畴并且被笼统地描述成为一种简单的获得光滑表面的方法。经抛光过的试样表面被定义为“能像镜面一样反射大部分的入射光线表面”。这样的定义对抛光后的表面来说其实也是正确的只是就金相领域来说这样的定义有点不是非常准确。抛光过程也是产生划痕的微观机械运动过程划痕一般很浅并且划痕的深度会随着磨削材料粒度降低而降低。划痕相对于基体来讲不是固定不变的它将随抛光膏、悬浮抛光剂及喷雾抛光剂而改变。经过较短时间的抛光抛光布因为其自身纤维结构的特性会将一些磨削材料微粒嵌入到抛光布的纤维缝隙中从而产生相应的切削动作。通常用作抛光工序载体的抛光布主要有非机织聚合物抛光布、化学纺织抛光布、机织无绒布或带绒布。抛光布材料的各异性也就导致了其回弹力的不同。回弹力的差异直接影响试样边缘的保持程度、应力的控制及切削效率。抛光过程必须能将研磨过程留下的痕迹彻底去除或在最后的制备过程能将研磨过程留下的痕迹降到不影响观察评定的程度或者最终通过腐蚀剂可将其去除。只有经过这样的抛光真实的显微组织才能被显示出来进行观察评定。对大多数的金属材料和合金及许多非金属材料来说抛光到µm或最终抛光到µm就能得到一个足够满足日常检验工作的表面了。当然对于其它要求更高的工作例如故障失效分析来讲通常就需要抛光到更细小的粒度了。以前抛光时添加的抛光剂主要是配制的悬浮液最通用的就是氧化铝悬浮液但对有些特别的材料需要用MgO、CrO或CeO的悬浮液进行抛光。金刚石抛光剂也仅仅从年才开始得到应用。如今传统的抛光布如帆布、呢子布、毛毡及棉布由于其易导致应力增加边缘倒圆或其它不利的原因而渐渐遭到了淘汰。虽然有些材料采用碳化硅砂纸研磨更为有效但与传统技术相比现代的试样制备技术主要仍将焦点集中在如何减少碳化硅砂纸研磨的步骤和采用其它新的磨削材料。如果采用自动试样制备系统绝大多数材料仅需要一个研磨步骤通常称之为磨平步骤。抛光也只需两个或比两个多一点的抛光步骤。第二步采用相对较硬较粗大的无回弹力的金刚石表面(例如µm或µm)同时添加悬浮抛光液或喷雾抛光液。最初抛光剂颗粒在试样表面与抛光基体之间移动。从技术上来讲可以称作拍打但短时间接触之后金刚石颗粒被嵌进表面而产生切削动作。虽然以前对此没有清晰的定义但我们仍将其称作抛光。如果基体是较硬的研磨盘其表面相对较暗那么这种步骤称为研磨可能比抛光更为准确些。相同的磨削颗粒如果被添加较硬的机织物表面上如UltraPol丝绸布那么较少的材料去除量就能得到一个划痕非常浅的有光泽的表面。带绒毛的抛光布一般都用于最后最细的磨削颗粒磨抛。试样的选取试样的选取选取试样的基本原则就是选取的试样要能代表被检测的材料。统计学家所倡导的随机选取试样的方法不被金相工作者认同实际操作中几乎没人采取随机法进行试样的选取。现实工作中对批量较大的诸如扣件或纽扣之类的产品采取随机法进行试样的选取则更适合。对大的锻件或铸件来说随机选取试样是不合适的这将导致零部件的报废相反试样的选取位置将根据便于取样的原则进行系统规划。许多材料规范都会指定取样程序。在进行失效分析时试样通常被切取用于研究失效的起源检查高应力区检查二次裂纹等等显而易见随机法此时是不适用的。通常由于实验成本控制所以很少遇到过多取样的事情但经常会面临试样不合适的问题。通常试样都必须从较大的基体切取下来并进行试样制备以便于检查。这个过程可能会需要一种或几种试样切取方法。例如在生产性的工厂入厂的棒料上试样可能首先用锯床切取或无冷却剂冷却的砂轮切割机切取。切取的试样随后被送到实验室切到更小的尺寸以便制备。所有的切取方法都会对试样产生损伤有些方法(如火焰切割或无冷却剂冷却的砂轮切割机)将对试样产生极大的损伤。传统的实验室取样程序采用砂轮切割机对试样造成的损伤最小这种损伤随被切取材料的不同及其自身热特性和机械特性而变化。一般来说在车间直接在原始面上按照最终尺寸切取试样用于金相检查是不明智的因为损伤可能会大到影响检查。如果这样的表面损伤影响到真实组织的显示那么必须将其去除。然而由于研磨和抛光过程也会产生损伤损伤随磨抛介质的减小而减少。试样制备顺序必须事先仔细计划并严格执行。另外制备过程引起的人为外来物应被认定并排除其对检查的影响。由于许多金相检查要求不止一个试样所以多次切取的过程总是在进行。一个典型的要求多个试样的实验是检查钢中夹杂。因为一个试样无法代表整个批次材料的状况所以取样就变的很重要。ASTME、E和E提供了钢中夹杂检查的取样程序。对晶粒度的检查通常取一个试样代表一批材料。这样也许合适也许不合适主要根据批次的特点而定具体的根据工程要求作为指导。许多情况下产品规范可能包含有严格的程序。晶粒组织有时观察是并非等轴态这可能是不恰当的取样造成的正确的取样应选择“横截面”即垂直于变形轴的平面。如果晶粒因工艺被拉长横截面通常显示出比真实晶粒较小的等轴态的晶粒。为研究变形对精轧材料晶粒形状的影响最少需要检查两个截面一个平行于变形方向一个垂直于变形方向。实用小贴示当对一个不熟悉的零件或零配件制定取样计划时取样方向应根据原始轧制方向或铸造浇铸位置而定根据期望沿纵向、横向、同一平面、半径方向等来切取以揭示所需的信息。应注意的是显微组织在横向下观察比纵向更均匀。如果浇铸帽口被冷作加工或热加工后没有完全再结晶在横截面上展示的晶粒组织将是较细小的等轴晶而在纵截面或平面上展示的是较大的非等轴晶。试样制备的目的试样制备的目的试样制备程序和制备的试样应具有如下的特性以揭示真实的显微组织:•因切割、研磨、抛光引起的损伤必须被去除或损伤为浅表可通过腐蚀剂去除•粗大的研磨划痕必须被去除非常细小的抛光划痕对日常生产工作来说可接受。•拔出、凹坑、硬颗粒的裂纹、堆积及其它的制备外来干扰必须避免。•浮雕(例如:因硬度差异结构特性而引起过多的表面高度变化)必须降到最小否则在高倍率放大后部分图象将不能聚焦。•表面必须平整特别是边缘部分应平整(如果边缘被检查)•对有镀层或涂层的试样如果要检查、测量或照相必须保持表面平整。•在制备步骤之间、制备后、腐蚀后试样必须有效清洗。•腐蚀剂的选择应通用或针对性的选择(揭示相关的相或感兴趣的结构或者在两相或多相之间获得理想的对比或呈现不同的色彩)具体依据检查目的得到理想对比度的清晰的相或晶界。如果上面所讲的特性能满足那么真实的组织才能被显示以便检查、测量和记录。制备方法应越简单越好应能在最小成本最短的时间获得稳定的高质量的结果但同时必须具备可重复的特点。金相试样的制备通用的五个主要步骤:(a)切割(b)镶嵌(选择性的)(c)研磨(d)抛光(e)腐蚀(选择性的)试样制备方法的发展本书所介绍的制备方法相对而言更保守有效因此不同化学成分的合金或特定的材料都可以获得一个显示真实显微组织的没有外来干扰和明显划痕的表面。现在的试样制备方法多采用直径英寸(mm)磨盘配用六孔直径英寸(mm)镶嵌试样夹持盘的方式。对每个类别铍除外不同的试样尽管其工艺背景不同均可采用本书的方法的进行制备以获得要求的表面。无论何种金属或材料类别都会因为化学成分或工艺背景不同而导致其相应试样的制备比最常见状态的试样更容易或更困难。通常就算是特定类别的较难制备的试样采用这些方法即使不增加腐蚀和二次抛光程序也可获得一个理想的表面。为获得理想的彩色金相结果根据材料的不同最后增加一道震动抛光也许是不可少的。当制备那些容易被制备的试样或进行日常检查工作时近乎完美状态的表面是不必要的操作人员可以减少时间或减少一两个中间步骤或最后的步骤以得到满意的试样表面。对推荐的制备方法的修改主要依据操作人员的对被制备试样的相应难易程度的了解和期望获得的试样表面质量而做适当的调整。*全部内容不一定适合所有种类的试样试样切取试样切取试样可以先采用空心钻取、带锯或砍式锯、火焰切割以及其它类似方法从大的料块取出来随后送实验室进行最终切取。然而当这些方法被采用时一定要小心以避免对待检查区域的显微组织的改变。实验室砂轮切割是一种推荐的获得抛光所需平整表面的切割方法。对相关脆性材料的切取切取可能会断开在期望的位置上。砂轮切割决大多数的金相实验室都采用砂轮切割机作为试样切割的设备如图。全部的砂轮切割机都不能干式切切割而应采用冷却剂冷却的湿法切割。在切割过程中具有抗蚀润滑特性的冷却剂应循环流动。湿法切割可获得一个光滑的表面最重要的是避免了因过烧导致的过度表面损伤。砂轮切割机的砂轮选择应根据生产厂商的推荐。表Buehler公司针对本公司砂轮切割机推荐的砂轮清单。在切割过程中应确保试样被牢牢夹紧切割压力应保持适度以避免砂轮破碎。某些材料象CP(商业纯度)钛很容易因切割而损伤如图所示。图Delta自动轨道式砂轮切割机图退火态的CP(商业纯度)钛试样切割后的切割损伤(顶部)和“毛刺”(改进型的Weck’s腐蚀剂X,偏振光灵敏色彩)砂轮的切割颗粒主要是氧化铝或碳化硅填充的黏结料可能会是树脂、橡胶或树脂和橡胶的混合物。氧化铝(三氧化二铝)砂轮是理想的切割铁基金属的材料碳化硅砂轮是理想的切割非铁基金属和矿石的材料。砂轮有不同黏结强度推荐的砂轮基于适当的黏结强度和被切割材料的类别。通常随材料硬度的曾加砂轮的切割颗粒变的越钝。当砂轮的切割颗粒变钝时黏结料应快速破碎以甩脱旧的切割颗粒暴露出新的切割颗粒从而维持有效的切割和速度。这种砂轮就被称为“消耗性”砂轮因为它们会随使用而磨损消耗。如果砂轮没有适当的消耗磨损速率变钝的切割颗粒将与切割区摩擦产生热量改变真实的组织。如果产生的热量过度会导致晶粒或颗粒变粗大变软或发生相的改变极端情况下甚至烧伤或熔化。对此问题不同材料有不同的敏感度。为平衡砂轮破碎率与被切割材料的硬度推荐不同的砂轮用于不同的材料不同的硬度例如象钢。砂轮切割机的的大小尺寸也会影响砂轮的参数。砂轮切割片的直径增加使得可切割的试样尺寸更大但砂轮厚度也同时随之逐渐增加。对固定尺寸的砂轮切割片一定厚度范围的砂轮切割片可被选择使用。较厚的切割片虽然强度大但去除的材料也多。这也许是一个问题也许不是一个问题但较厚的切割片确实比薄的切割片在切割过程中产生更多的热量而其它的特性不变。因此为达到切口损失和热量损伤降到最小尽可能选择厚度最薄的黏结强度恰当的切割片切割。试样切取表Buehler公司推荐的砂轮可供选择的砂轮直径推荐用途黏结剂切割介质(Inces)(mm)GeneralUsageBlades工具钢和渗碳钢橡胶粉AlO,,,,,,HRC以上的,,,,硬钢橡胶粉AlO,,,,,,HRC左右,,,,中硬钢橡胶粉AlO,,,,,,HRC,,,,软钢或退火钢l橡胶AlO,,,,,,HRCHRB,,,,中硬非铁基金属材料,橡胶SiC,,,,,,铀、钛、锆,,,,较软非铁基金属材料橡胶SiC,,,,,,铝、黄铜等,,,,高温合金橡胶AlO,,,,,,,,薄的切割片可以使切口损失和切割变形降到最小。工具钢和硬钢,橡胶AlO,,*,,,≥RC*,中硬钢和软钢l橡胶AlO,,,,,,<HRC,,*,,硬的或软的非铁基金属材料橡胶SiC*橡胶粉黏结Buehler公司的Metabrase、Delta和AcuThin砂轮切割片的具体安装孔尺寸、外径、厚度可参考Buehler公司耗材购买指南。AcuThin砂轮切割片是Buehler公司提供的用于精密切割的厚度最薄的可砂轮切割片。Buehler也提供树脂粉或Rimlock金属粉黏结的金刚石切割片可选择的尺寸从直径英寸(mm)到英寸(mm)。树脂粉黏结的金刚石切割片是非常理想的切割非常硬的烧结碳化物试样的材料。Rimlock切割片和边缘切割片根据推荐用于切割岩石和岩相试样。以往多数切割机从设计角度可称为“砍刀”式切割机。一般情况下切割片被装到一个电机上操作人员拉动受柄带动切割片下降进入工件中。由于设计切割片被拉下的运行轨迹是一个弧线如图a。为达到有效切割工件必须以最小的接触面与切割片接触。对小零件相对容易。对较大的零件可能不容易按照最佳方向位置切割。当圆型切割片以砍刀方式被用于切割圆棒材时开始的接触面非常小但随切割的继续切割接触面逐渐扩大到最大直径达到随后切割接触面逐渐减小到直至切割完成。维持恒定的负载以保持切割片在切割的过程中承受的压力不随切割接触面减小或增加而变化。如果压力不合适产生的热量可能不易带走从而导致变形损伤、相改变也许可能烧伤或熔化。砍刀式切割机也许能调整为负载脉冲式加载切割片切入试样后瞬间停止前进如图b。脉冲式加载会产生震动既能甩脱钝的切割颗粒也能韧磨使其如同新的切割颗粒参与切割。当切割时间和切割片磨损增加时可能获得一个教好的切割面。Rimlock是FelkerOperations的注册商标。试样切取最佳的切割方式就是通过保持切割片中每个切割颗粒所承受恒定的压力同时切割接触面尽可能最小从而把试样的切割损伤减到最低。这种方式就叫最小切割接触面切割方法(MACC)。摆动式切割机如OscilliMet通过垂直摆动切割片到切割区来使切割接触面最小如图c。这种方式的切割与砍刀式相比使用相同直径的切割片摆动式切的试样更大。另外还有其它类别的最小切割接触面切割方法(MACC)如“横向增量”切割机如图d。通过切割片或工件与切割方向垂直运动来实现切割。完成后切割片必须返回到切割起始位置。切割片以一定的增量移动切割另一个试样。这种方式切割片必须切割到最后并返回起始位置然后以一定增量移动到下一个切割位置因此其切割的时间更长。切割片横向移动的增量必须大于试片的厚度。这种切割机必须通过编程来完成切割。图切割机和切割片运动轨迹图示切割方式和切割片轨迹切割片轨迹a砍刀式切割传统形式的切割切割片接触轨迹的弧度由试样尺寸决定。不适于大的和难切的试样。试样b脉冲负载砍刀式切割切割片接触轨迹仍由试样尺寸决定。脉冲负载产生震动以剥离切割颗粒切割片通常容易磨损。c摆动式切割切割片来回往复一小段距离。本方式切割接触弧度最小仅适合手动–重要的切割机d横向增量式切割切割片接触轨迹的弧度能通过深度增量精确控制。横向必须超出零件长度以避免切割片接触区的弧度。设备必须每次设定切割较慢。e轨道式切割很类似于横向增量式切割但接触轨迹是曲线。操作简单迅速由于接触区的弧度最小所以零件尺寸就显得无关紧要。试样切取轨道式切割如图e综合了砍刀式、摆动式和横向增量切割机的优点切割的时间最短。当切割片切入到试样内时切割机轴也以随切割片按较小的椭圆平面旋转这样就很容易从试块上切出一个比较小的试片了。如同横向增量切割机一样因为切割片要切割到原始边缘所以切割的时间不会减少。无论试块大小由于椭圆轨道和进给速度的控制最小切割接触面能得到保证。实际操作简单不需要特殊的编程。轨道式切割概念可在Buehler公司的Delta切割机上体现。这也反映出一种智能切割该方式能侦测电机是否过载如果过载发生进给速度会自动减低。当安全回到原始进给速度时智能切割将继续。精密切割锯精密切割锯如图非常广的用于金相试样制备如小的、精密的、易碎的、超硬的试样或试样要求尽可能接近检查面或试样要求切割刀口损失和刀口宽度最小时。如同其名字的含义这种锯被设计用于非常精密的切割。精密切割锯就尺寸而言比常用的实验室砂轮切割机要小很多一般直径为英寸到英寸(tomm)。其切割片可以是非消耗型具体是在铜合金基板或镀铜钢板的外周上黏结金刚石或立方体氮化硼磨削颗粒。或者也可以是消耗型采用氧化铝或碳化硅磨削颗粒通过橡胶黏结。用于精密切割的锯片比砂轮切割片要薄的多切割过程中的负载也小的多。因此切割产生的热量和损伤深度被减到较小。如果试块尺寸较小用精密切割锯切取试样要比切割机更通用和有效虽然相应的切割时间较长但切割损伤深度较小的优势也不能忽视。图IsoMet线性精密切割锯精密切割锯被广泛用于切割烧结碳化物材料、陶瓷材料、热喷涂、印刷线路板、电子元气件、骨骼、牙齿等。参见表精密切割片的选择标准清单。Buehler公司提供不同磨削颗粒尺寸和黏结剂的精密切割片以满足用户的不同需求。实用小贴示当使用推荐的消耗型砂轮切割片切割一个非常难切的试样时如果切割的过程变的非常慢应间歇的加载荷。这样有利于砂轮黏结剂的破碎暴露出新的尖锐的磨削颗粒从而增强切割动作。然而如果你使用树脂黏结剂金刚石切割片去切烧结碳化物材料或其它非常硬的材料时不要进行间歇式的加载荷否则将减少切割片的使用寿命。试样切取表精密切割锯片的选择标准″x″″x″″x″″x″″x″″x″(mmx(mmx(mmx(mmx(mmx(mmx精密切割锯片系列mm)mm)mm)mm)mm)mm)金刚石薄锯片HC金刚石系列X**X**X适合塑料、聚合物及橡胶HC金刚石系列X*XX通常适合铁基和非铁基金属及钛合金HC金刚石系列XXXXXX通常适合铁基和非铁基金属铜、铝、matrix、复合材料、PC板、热喷涂材料及钛合金LC金刚石系列X*X适合于坚硬的建筑陶瓷、烧结碳化物、烧结氮化物和碳化硅LC金刚石系列XXXXXX适合于硬而脆的建筑陶瓷、烧结碳化物、烧结氮化物和碳化硅LC金刚石系列XXX*X适合于中等硬至软的陶瓷、电子元件、非镶嵌线路板、GaAs、AIN和玻璃纤维复合材料LC金刚石系列XX适合于软而脆的陶瓷、电子元件、非镶嵌线路板、CaF,MgF,增强型复合材料、碳复合材料IsoCut多刃切割锯片立方体氮化硼磨削颗粒(CBN)锯片特别适合于许多坚硬的材料切割时间较短适合于铁、碳钢、高合金钢、钴合金、XXXXXX镍基高温合金、铅合金通用砂轮切割片黏结剂″(mm)厚度研磨剂适合铁基金属、不锈钢、铸铁、RAlOX热喷涂材料通常适合非铁基金属、铜、铝、钛、铀、锆RSiCXAcuThin砂轮切割片黏结剂″(mm)厚度研磨剂适合于小的、精密的试样及要求切割刀口损失和刀口宽度的试样工具钢和硬钢≥HRCRAlOX中硬和软钢≤HRCRAlOX*有可替换的锯片厚度″(mm)**有可替换的锯片厚度″(mm)Isomet精密切割锯适用的所有耗材请参考Buehler公司耗材购买指南手册。试样镶嵌试样镶嵌试样镶嵌的最初目的是为了使那些形状或尺寸不适合的试样通过镶嵌以便满足随后的制备步骤获得要求的检查平面。第二个目的是保护边缘或预防制备过程造成的表面缺陷。无论如何镶嵌都不应对试样的显微组织造成伤害。镶嵌过程中压力和热量是引起显微组织伤害的主要来源。年通过热压的方式开始了酚醛塑料用于镶嵌金相试样的历史。在此之前试样都是不经过镶嵌进行试样的制备或使用硫磺粉、蜡或象Wood’s低熔点合金镶嵌。因为这些“镶嵌化合物”总是有些自身的问题所以聚合物的引入是一个非常大的进步。随后许多聚合物被测试评估推入市场用于金相试样的镶嵌。年浇铸型的树脂被开发用于镶嵌金相试样。该方法因为使用简单不需压力成型温度低所以可浇铸的树脂成了非常吸引人的一种可替换镶嵌材料。试样夹具试样夹具用于镶嵌横向薄板试样镶嵌的历史已经有许多年了。多个薄板试样可以象夹三明治那样方便迅速的镶嵌。如果操作适当边缘会保持很好液体从试样间隙中反渗的现象就不会发生。外端的夹具不能倾斜以免滑伤抛光布。如果试样夹具使用不当试样之间就会存在间隙液体和研磨颗粒可能会渗到其中随后反渗导致边缘模糊和横向污染。这种现象可以利用塑料隔板将试样分隔或在加紧试样前对试样表面涂附环氧树脂后加紧试样夹具使之降到最低。热压镶嵌最常用的镶嵌方法是选用热塑性热硬化性的材料利用压力和热量来镶嵌试样。常用的热硬化性树脂包括酚醛(PhenoCure树脂)、己二烯酞酸脂、环氧树脂(EpoMet树脂)。甲基丙烯酸甲酯(TransOptic树脂)是最常用的热塑性镶嵌树脂。表热压镶嵌树脂特性清单。表Buehler公司热压镶嵌树脂特性最佳的边缘保护非常低的收缩率非常细的颗粒最佳的边缘保护近似零电阻适用材料最经济树脂可填充最小的缝隙非常低的收缩率SEMEDSWDS透明度陶瓷PhenoCureEpoMetFEpoMetGProbeMetTransOptic钢PhenoCureEpoMetFEpoMetGProbeMetTransOptic镀层PhenoCureEpoMetFEpoMetGProbeMetTransOptic铝PhenoCureProbeMetTransOptic铜PhenoCureProbeMetTransOptic黄铜黑、红、绿黑黑青铜色透明颜色温度°F°C°F°C°F°C°F°C°F°Cpsipsipsipsipsi压力barbarbarbarbar试样镶嵌在镶嵌的成型过程中热塑性和热硬化性的树脂都需要热量和压力。但是在成型后热塑性的塑料树脂必须在压力保持的情况下至少冷却到°C后脱模而热硬化性的树脂的试样也许可以在成型温度下从模具中脱出。然而热硬化性的树脂的试样在成型后脱模前在压力保持的情况下冷却到室温可以有效减少缩孔形成。如果热硬化性树脂试样是在成型温度下脱的模那么绝对不要用水去直接快速冷却热硬化性树脂试样由于热收缩率不同将导致金属拔出从而产生缩孔不利于边缘保持如图所示。EpoMet树脂是一种热硬化性的环氧树脂提供最佳的边缘保持如图。这些树脂很稳定事实上就算严重破损也不会因加热的或沸腾的腐蚀剂而受影响改变。图采用EpoMet树脂的硼化CrMo合金钢试样边缘保持的非常完美(X硝酸溶液)同时与不进行镶嵌的试样比放置多个标准镶嵌试样到试样夹持器进行半自动或全自动研磨和抛光也更容易。镶嵌的试样比不进行镶嵌的试样更容易磨抛。a图SimpliMet全自动镶嵌机b图碳化合金钢因试样和酚醛镶嵌料之间的收缩导致不恰当的边缘保持而降级试样:a)顶部Xb)底部X(硝酸溶液)镶嵌机种类较多从简单的实验室加热器和成型模具组合件直到全自动镶嵌设备如图。那是一种很先进的热压镶嵌机很方便控制镶嵌样形式和大小。另外相关信息也可以标刻在试样的背面–这对那些于不进行镶嵌的试样就非常困难了。由于试样经镶嵌后容易抓住所以手动抛光也变容易了。浇铸型的树脂冷镶嵌材料即不要求压力也不要求外部热量所以被推荐用于那些对压力和热量敏感的材料镶嵌使用。丙烯酸树脂如VariDur和SamplKwick树脂由于低成本和较短的成型时间所以被广泛使用。然而对丙烯酸树脂来讲收缩可能是一个主要问题。环氧树脂虽然比丙烯酸树脂贵但因它具有与试样结合非常紧、较低的收缩、易于填充裂纹和孔洞的特点所以也被广泛采用通常采用一个真空室来浇铸。如图使用一种低黏度的环氧树脂如EpoThin树脂。环氧树脂非常适合易碎或脆的试样和易蚀易氧化的试样。染色剂或荧光剂如FluorMet染色剂也许被加到环氧树脂中一研究多孔试样例如热喷涂试样。试样镶嵌图真空浇铸设备大多数环氧树脂在室温下成型成型时间从到小时。有些环氧树脂可以在稍微高的温度下成型以缩短成型时间但时间应尽能的长以防试样在高的温度不能与环氧树脂有效结合。表Buehler公司浇铸型树脂的特性清单。与丙烯酸树脂比由于环氧树脂更好的与试样黏结更低的收缩所以浇铸型环氧树脂能提供更好的边缘保持力。丙烯酸树脂通常不与试样黏结因此在浇铸时更易收缩试样和镶嵌材料之间必定有缝隙。当有缝隙时边缘保持通常会很差。浇铸时为了提高边缘保持试样可以被电镀例如化学镀镍、EdgeMetkit或FlatEdge填充颗粒添加到树脂里。为了获得导电率可将导电的填充颗粒

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