金相分析一般是針對截面進行顯微觀測,切割之后的樣品多半是不規則的形狀,不便夾持磨樣,所以絕大多數的切割樣品需要鑲嵌成為標準尺寸的形狀。
熱鑲嵌是將樹脂顆粒,填埋入模具內,加熱至液態,在加壓后緊密包覆樣品,固化后脫模。熱鑲嵌多用于耐熱耐壓的固體材料。熱鑲嵌快速簡單,樣品致密標準,所以大多數金屬材料采用熱鑲嵌的方式來制樣。
熱鑲嵌的缺陷大多來自樹脂選型有誤、設備功能不足以及工藝參數設定不當三個方面,下面來詳細描述:
1. 樹脂選型有誤
鑲嵌樣在磨拋過程中,希望樣品部分和鑲嵌料部分能夠同步磨削,以獲得平整的觀測表面,而事實上,磨削率取決于材料硬度,由于硬度差異而導致的磨削不一致,往往會在樣品的邊緣部分產生圓角,無法在同一焦平面下聚焦,觀測失真。而通常情況下,樣品的邊緣部分也是很重要的觀測區域,影響觀測效果。
2. 設備功能不足
熱鑲嵌的樹脂軟化后滲透性不好,需要外加壓力來實現致密化,特別是對于保邊型的高硬度樹脂,20MPa以下的壓力無法壓緊,手搖式的千元機毫無可能,氣動加壓也不足夠,必須采用具備獨立液壓站的液壓式鑲嵌機。以下是一些壓力不足導致的鑲嵌缺陷。
3. 參數設定不當
熱鑲過程中的關鍵參數包括溫度、保溫時間、壓力、保壓時間、冷卻速度等,各種樹脂所需的參數設置不盡相同。亞克力是比較典型的敏感樣品,參數不好就會導致中心霧團,嚴重的時候甚至開裂。
除了明顯的視覺缺陷之外,很多鑲嵌缺陷要到顯微觀察的時候才能被發現,諸如樹脂與樣品界面的結合不好,有細微縫隙,磨拋時存儲了不同的懸浮液,導致反復感染無法徹底消除劃痕,或者觀測時再次溢出,在樣品表面形成污漬,干擾觀測。
所有的顯微分析都是無數細節的累計和結晶,金相分析亦是如此。再不起眼的誤差都可能為后續觀測制造障礙,行業從業人員必須懷揣敬畏之心,追求盡善盡美。
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