铝及铝合金的金相分析中重要内容之一是合金相的确认,即要正确鉴别,而正确的金相样品的制备是准确鉴别合金相的基础。
铝合金金相试样制备
一、取样、镶样
根据所需检测面的组织取样,铝合金一般较软,可用手工锯方式,也可线切割等,确定磨抛面,然后再镶样机上镶样,样品大小如果合适就不必镶样。
二、磨光、抛光
1) 磨光
原则(最终要求) :一个平面、划痕朝一个方向
磨光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;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。
技巧:手拿着样品放在预磨机上保证压力均匀的压着样品,用力要适中,手不动。细磨时也可以不在预磨机上直接把砂纸放在桌上手工磨,手工磨时要保证磨的方向朝一个方向,用力均匀。
容易出现的问题:a、磨出几个平面;b、磨成斜面;c、磨的时候没加水导致严重氧化;d、手指拿样品时靠砂纸太近,不知不觉把手机磨破;
2) 抛光
原则(最终要求) :光亮、无划痕、无污点
将磨好的试面清洗后在抛光机上进行粗抛、洗抛。抛光织物一般用丝绒(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)。抛光时候注意压力不能太重,线速度不能太高,以防出现变质、扰乱层,而不能反映出试样的基体真实形貌。精抛时抛光机转速一般在150r/min~200 r/min为宜。
抛光布的湿度以抛光的试样取出后能迅速从表面的一端干到另一端为宜,磨料太稀或磨料加的次数太多均易使样品表面易于在抛光过程中发生氧化现象,在试样表面产生一层灰色的氧化膜。试样一腐蚀,表面立即发灰,高倍下观察时可见铝基体上很多小黑点,实为组织假像。精抛光时滴入洗涤剂,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。
技巧:手拿样品控制好压力,开始时可以用点力,多加点抛光粉,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点磨掉,也能延长抛光布的使用寿命;到后期则基本不用力,保证样品跟抛光布接触即可,同时抛光粉稍微少加点,但一般不建议不加用清水抛,清水抛容易出新划痕,手拿样品让样品从边缘向中央游走,同时用手指旋转样品,到后期停留在接近中央位置,也要旋转样品。
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、显示(腐蚀)
铝及铝合金的金相分析有时不需浸蚀直接在抛光态下观察,大多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0.5%HF水溶液,科尔试剂:HF 2ml, HCl 3ml, HNO 35ml, H2O 190ml,还有混合酸水溶液、H2SO4水溶液、HNO3水溶液等。
有些铝合金用一般的化学浸蚀法晶界往往难以分辨,很难分清每一个晶粒。常采用阳极化制膜处理,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,可测定晶粒的形状和大小。
附:常用金相腐蚀剂
铝合金相的鉴别
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。由于各种相之间有时十分相似,仅从外形难以区分;有时一些相由于变形难以辨认,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。
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,有些强化相、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。
当铝合金相破碎变形后,以及一些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。
铝合金(铸态)的常见合金相的形态特征
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