制備原理

    金相試樣制備旨在揭示試樣的真實結(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)的制備方法是實現(xiàn)這一宗旨zui便利的途徑。我們在日常工作中需要在同一種檢測條件下對同一種材料進行檢測時，每次都希望獲得相同的檢測結(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標準而確定的：

    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。具有相應特性（硬度和韌性）的不同材料在制備過程中會產(chǎn)生類似反應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，而不是因為這些材料同屬于某個材料組。我們以科學的視角定義易耗品的性能，進而確定其zui佳用途。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，每次對相同材料執(zhí)行時均應產(chǎn)生完全相同的結(jié)果。這就要求采用高標準、質(zhì)量統(tǒng)一的易耗品。另外一個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

    磨料與潤滑劑的用量及類型

    制備時間

    在制備過程中，這些因素均會對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設(shè)備進行調(diào)節(jié)與控制。

    真實結(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，如果采用機械制備方法，幾乎不可能達到上述所有要求。結(jié)構(gòu)受到的損傷被降到zui低限度，即使在光學顯微鏡下也無法顯現(xiàn)，且不會影響檢查結(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結(jié)構(gòu)。對于大多數(shù)檢驗來說，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增加制備的總成本

    經(jīng)濟的制備

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

    zui廉價的消耗品并不一定意味著平均單個試樣的制備成本zui低。每件產(chǎn)品的壽命，當然還有其制成表面的質(zhì)量，都與之相關(guān)。例如，如果一個PG步驟僅僅因為具有較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。這一點在計算制備總時間和成本時必須予以考慮。

    制備目標

    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。

    應該獲得平均每件試樣的zui優(yōu)價格。

    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。

    制備一種新材料時必須使用相關(guān)制備方法中指定的磨盤/拋光布。

    改變制備方法時，請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。請勿選擇硬度更低的磨料——否則會產(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，由于磨料晶粒磨損速度較快，磨料用量會大于高彈力布配軟質(zhì)試樣時的用量。

    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間應盡可能長，以縮短制備時間。

    潤滑劑

    冷卻及潤滑用液體。

    根據(jù)材料類型和制備階段，可采用不同類型的潤滑劑。藍色和綠色潤滑劑較稀，具有高冷卻、低涂抹的效果。藍色潤滑劑為乙醇基潤滑劑，而綠色潤滑劑為水基潤滑劑，不含酒精。紅色潤滑劑具有高涂抹、低冷卻的效果。要求較高材料去除量時，可選用藍色或綠色潤滑劑；對軟質(zhì)和韌性材料拋光時，應選用紅色潤滑劑。潤滑劑與磨料必須單獨施加。應根據(jù)材料類型和制備時使用的研磨/拋光盤，施加不同量的潤滑劑和磨料。一般來說，軟質(zhì)材料要求潤滑劑用量較大，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。潤滑劑用量必須正確調(diào)節(jié)，以獲得zui佳制備結(jié)果。拋光布必須保持潮濕，但不得過濕。潤滑劑過量只會沖掉研磨/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，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，研磨/拋光盤和試樣座的轉(zhuǎn)速均應為每分鐘150轉(zhuǎn)。兩者須同向旋轉(zhuǎn)。

    由于我們作業(yè)時采用的是松散型磨料，轉(zhuǎn)速太高會將研磨/拋光盤上的懸浮液甩出，從而增加磨料和潤滑劑用量。

    "拋光動力學特性"部分將對此作更詳盡的描述。

    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個用試樣座夾緊的30毫米直徑的標準試樣。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上制備單個試樣時，每個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，作用力只需稍稍增大即可。正確的對策應該是延長制備時間。增大作用力會因摩擦力變大而升高溫度，因而可能產(chǎn)生熱損傷。

    時間

    制備時間指試樣座旋轉(zhuǎn)并被壓在研磨/拋光盤上的持續(xù)時間。

    制備時間以分鐘為單位。制備時間應盡可能短，以免引發(fā)浮凸或邊角修圓等人為缺陷。制備時間可根據(jù)不同的試樣尺寸作相應調(diào)整。試樣越大，制備時間越長。每一分鐘必須對試樣進行檢查，以確定下一步驟的開始時間。試樣尺寸小于標準尺寸時，應保持恒定制備時間并降低作用力。

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