14实验一显微分析—显微试样的制备.docx
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1、1.4 第二部分 材料的组织分析实验一 显微分析显微试样的制备地点: 4号楼103一 实验目的熟悉金属材料显微试样的制作过程二 可供自选的实验内容(任选其一)1 铸造镁合金试样的制作2 铜合金试样的制作3 碳钢试样的制作4 不锈钢试样的制作用金相显微镜观察制备好的金属及合金的组织、内部缺陷的方法叫显微分析通过显微分析可以决定: 1 金属内部晶粒的大小、形状;2 金属及合金经铸造及各种不同方法热处理后或加工变形后得到的组织;3 金属质量的评定检验(非金属夹杂物的数量及分布情况等)显微分析包括显微试样的制作和在显微镜下对金属及合金的组织与缺陷的研究。用某种特殊的方法制成的,可供在显微镜下观察的试样
2、叫显微试样,制作显微试样时必须遵守操作规程,否则制出的试样会歪曲金属的组织。三 实验说明及操作过程:.1 试样的截取在金属材料上欲进行研究的部位切取试样.通常要求试样的尺寸是直径为12毫米的 圆柱体或多或121212毫米的立方体.但也不一定完全按此尺寸,只要研磨方便即可.特别小的试样可进行嵌镶. 3.2 试样的嵌镶及夹持试样的嵌镶及夹持的目的是便于磨制及抛光或保护试样表面,防止试样在磨制及抛光过程中其表面因倒角而无法观察到其表面组织形态。3.2.1 嵌镶方法一(冷镶法): 环氧树脂嵌镶,将试样欲磨面向下,放在已准备好的金属圈内,金属圈下方置玻璃板,玻璃板上涂一薄层凡士林油,以防试样与板紧固。将
3、配制好的没有气泡的环氧树脂(环氧树脂:固化剂=10:1)从试样四周注入,注入时谨防将试样冲倒,放置24小时,从玻璃板上取下即可使用.方法二(热镶法):机械嵌镶,将试样欲磨面向下放在嵌镶机模具内,然后放入胶木粉或电木粉,在模具内加热加压,温度在110-150保温一定时间,脱模,试样即可使用。 3.2.2 机械夹持用专门的试样夹将试样夹持好,以防试样的表面在磨制的过程中倒角,夹具选择与试样硬度、化学性质近似的材料,以确保在试样制备过程中出现磨损不一;夹持试样时,不要用力过大,以免试样变形.3.3 粗磨 粗磨的目的是为了将截取下来的试样磨平,粗磨用砂轮和锉刀来完成,用砂轮时,试样与砂轮的接触压力不宜
4、过大,且应随时浸入水中冷却,以保证试样不致因发热而引起组织变化.对于一些软金属,如铝及其合金、铜及其合金等应使用锉刀锉平,因此类金属可粘结在砂轮上而使砂轮不能使用。3.4 细磨试样完成粗磨后,要用由粗到细不同号数的砂纸细磨,目前此道工序在手工湿磨机上完成,选用水砂纸的号数由粗到细一般为:280、320、500、800.磨制的方法是:将砂纸铺在手工湿磨机的平台上,打开流动的水,用手将试样要磨的面压在砂纸上,沿一个方向磨,用力要均匀,磨至试样表面上以前的磨痕消除为止,一个号数的砂纸磨完后要换另一个号数的砂纸,换砂纸前要将试样用水冲洗,每换一个号数的砂纸时,试样都要转90,即磨制的方向与前一号砂纸留
5、下的痕迹相垂直。3.5 抛光试样完成细磨后,要用水冲洗,除去磨粒,然后进行机械抛光或电解抛光。3.5.1 化学抛光:抛光布多用金丝绒布或呢布,抛光磨料根据金属材料及其热处理状态不同分别选用膏剂和粉末,膏剂为金刚石研磨膏,由粗到细的规格分别为W3.5、W1.5、W1,抛光时多采用一种或两种,粉末为Al2O3、Cr2O3、MgO等,试样进行抛光时,先将抛光布用水濅透,装在抛光盘上,再将抛光剂均匀地布在抛光布上(膏剂直接涂在布上,粉末与水混合制成悬浮液,在抛光过程中不断倒在布上),开动抛光机,把试样压在抛光盘上,试样的磨痕方向应与盘的转动方向垂直,抛光时用力不宜过大,要不时的往盘上加些水,防止试样在
6、抛光的过程中过热。但加水要适量,加水太多容易使磨料冲走,而起不到抛光作用,加水太少,试样在抛光过程中易过热。当试样的磨面抛得像镜面一样时,抛光工序完成,将试样用水冲洗,吹风机吹干,待濅蚀。3.5.2 电解抛光:利用金属试样表面凸凹不平区域在电解液中溶解速度不同,用电解法,使试样表面作为阳极,逐渐将凸凹不平的磨面溶解得光滑平整,电解抛光的设备和操作方法都很简便,最简单的电解抛光装置如图11所示;玻璃电解槽的容量为0.5-1公斤,为了保证电解液的工作温度,还需配制一个水槽(内装冷水或热水),抛光用的阴极为不锈钢板、铅板或铝板其面积应大于50平方毫米,以保证电解时电流均匀,阳极为试样,电解抛光大多采
7、用直流电源,使用电压多限于60伏以下,电路中串联一个电阻(或变压器),用于改变施加于试样与阴极之间的电解电压.抛光时接通直流电源,将试样夹持在阳极上,调整电压至额定值,随即将试样濅入电解液中,将欲抛面对准阴极进行抛光,达到时间后,迅速用水或酒精冲洗,吹干,待腐蚀。 电解抛光时,对于不同的材料选用的电解液的成分不同,电解抛光的规范也不同.现已有很多成熟的电解抛光规范,可根据欲抛材料的成分及状态在有关的书或手册中查找对应的规范。3.6 腐蚀化学濅蚀:试样必须为镜面,濅蚀方法有擦蚀法和濅入法,濅蚀液的成分及濅蚀时间根据材料的成分及状态而定,本实验提供的濅蚀剂及规范见表11本实验提供的濅蚀剂及濅蚀规范
8、表11序号 溶剂名称濅蚀时间适用材料12-5%硝酸酒精溶液数秒至1分钟一般碳钢、镁合金2三氯化铁盐酸水溶液数秒不锈钢、铜合金试样腐蚀时间要适中,腐蚀时间短了,组织显示不出来,腐蚀时间长了,组织会模糊。试样经濅蚀后,要立即用水冲洗(有时用水冲后表面可滴些酒精冲洗,以保证表面无水迹),然后吹干待观察;对于用氢氟酸溶液濅蚀过的试样,一定要用流动水长时间冲洗,然后吹干,放一段时间后再观察,以防残留的氢氟酸污染显微镜镜头。图11 简单电解抛光设备原理图电解腐蚀::电解腐蚀的设备与电解抛光的设备相同,腐蚀剂和规范不同,具体规范可在有关书或手册中查找。试件经电解腐蚀后,冲洗吹干,以待观察。四 实验条件本次实
9、验所提供的设备及用品 镶样机 手工湿磨机 抛光机 简易电解抛光设备 吹风机 显微镜 280、320、500、800号水砂纸 W3.5金刚石研磨膏 金丝绒布 表11中所列腐蚀剂五 有可能的实验设计路线试样截取镶 样磨光、 锉平细 磨冲 洗抛 光冲洗、吹干,待观察冲 洗腐 蚀六 实验结果与讨论 按实验小组在显微镜下检查本小组欲做组织研究的试样是否制备好;并按材料的成分及状态识别及讨论其组织(具体安排见组织识别一章)。 七 思考题(实验报告)1 磨制试样过程中应注意那些事项?2 何种试样需要嵌镶及夹持?3 简述试样的制备过程(结合自己磨制的试样)。4 绘制自己制备的试样的组织。5 绘制电解抛光设备简
10、单原理图(用此设备的同学必做)。实验二 金相显微镜的基本知识及操作(含显微数码照相) 地点: 4号楼105一 实验目的1 学会应用几种不同型号的显微镜对所做材料的组织进行分析。2 了解常用的光学显微镜的几个主要组成部分,各部件的位置和作用。3 学习显微镜的使用方法及基本维护事项。4 了解显微照相的操作原理,学会用数码相机拍照显微组织,并应用计算机对照片进行处理。二 可供必选的实验内容1 正确使用本实验室提供的显微镜做组织分析,识别自己所选材料的组织。2 用数码相机将自己制做好的样品组织拍照下来,并用图片处理软件进行处理,打印成照片.。三 金相显微镜的类型、简单结构及操作 典型显微镜的结构及光学
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