本文推荐金相制样的基础技术。

一、取样、镶样

根据所需检测面的组织取样,铝合金质地较软,可用手工锯方式,也可线切割等,确定磨抛面,然后利用光固化机进行镶样(图1-图2)。

图1光固化机

图2镶嵌试样

二、磨光、抛光

1、磨光原则:同水平平面、划痕朝一个方向磨光。

①一般包括粗磨和细磨两个阶段,每步都要达到上面要求即只有一个平面,划痕朝一个方向。

②粗磨一般在300-1000的砂纸上进行,细磨一般在1500-2000上砂纸上进行,样品比较平整的可以直接进行细磨。

③手拿样品在预磨机上保证压力均匀磨制样品,用力要适中,手稳。

④容易出现的问题:a、磨出若干个平面;b、磨为斜面;c、制磨期间没有加水导致严重氧化。

2、抛光原则:光亮、无划痕、无污点

①将磨好的试面清洗后在抛光机上进行粗抛、细抛。

②抛光织物一般用丝绒、羊绒(不要用化纤类的),磨料一般选用氧化铝悬浮液或者金刚砂喷剂(2.5左右)。

③抛光期间注意压力不能太重,线速度不能太高,以防出现变质、扰乱层,近而导致不能鉴别试样基体真实形貌。

④精抛时抛光机转速一般为200r/min~400r/min为宜。

⑤抛光布的湿度以抛光试样取出后能迅速从表面的一端风干到另一端为宜。

⑥磨料太稀或磨料添加次数频繁均会导致样品表面在抛光过程中易于发生氧化现象,使得试样表面产生一层灰色氧化膜。

⑦试样一旦腐蚀,表面立即发灰,高倍状态下观察可见铝基体上出现小黑点,实为组织假像。

⑧精抛时滴入洗涤剂,以利磨面光亮,到样品表面极光亮、无磨痕时即可进行浸蚀、观察。

3、抛光技巧

①手拿样品控制好压力,开始时可以略用力,多加抛光粉,且手拿样品从抛光布中央向边缘(线速度大)游走,这样即可以使磨光过程产生的粗大划痕可以快速磨掉,也能延长抛光布的使用寿命。

②后期则基本不用力,保证样品跟抛光布接触即可。

③可略添抛光粉,一般不建议用清水抛,清水抛容易出新划痕。

④手拿样品让样品从边缘向中央游走,同时用手指旋转样品,后期停留在中央位置,注意要旋转样品。

⑤用电解抛光仪对铝合金试样进行电解抛光可克服机械抛光易生扰乱层的缺陷。

三、腐蚀

铝及铝合金的金相分析,铸造铝合金一般不需浸蚀直接在抛光态下观察即可,大多变形铝合金要根据不同样品不同分析目的选择不同的试剂进行浸蚀。

最常用的浸蚀剂为keller试剂,还有混合酸水溶液、H2SO4水溶液、HNO3水溶液等。

有些高铝合金材料用一般的化学浸蚀法,往往难以分辨晶界,很难分清每一个晶粒。常采用阳极化制膜处理。

阳极覆膜在试样表面形成与结晶学位向相关的不同厚度的薄膜,在显微镜的偏光照明下不同位向的晶粒有不同的亮度,可清晰鉴定、测定晶粒的形状和大小。

四、铝合金相组织的鉴别

图3铝合金中的主要相组织

①铝及铝合金中有不同的合金元素且含量也不同,形成不同的相(图1)。由于各种相之间有相似之处,仅从外形难以区分;处于加工状态下的相由于变形量的发生导致难以辨认,因此,要从其几何形态、物理特性(光学特性硬度等)、化学特性(各种试剂下不同反应等)以及化学成分组成来综合进行准确鉴别。

②铝合金的相鉴别一般在铸态或铸后热处理状态下进行。若经锻压、轧制,强化相、杂质相往往被破碎,在某些热处理条件下有些相还会聚集长大,给相鉴别带来困难。

图4变形与热处理后对铝合金材料的组织的影响

③当铝合金相破碎变形后(图4),四元或多元复杂化合物相,单用上述方法已较难鉴别,而要借助X光结构分析仪、电子探针或能谱分析仪等手段从晶体结构、化学成分组成来鉴别。

五、说明

①以上步骤需要细心谨慎操作,严格按操作要求实施,因为任何操作失误都可能影响后续步骤,甚至造成假组织,从而得出错误的结论。

②金相试样制备技术,是一项难度较高的技术,是与制备人员制样经验密切相关的技术,制备人员的水平决定了试样的制备质量。