郭海霞,王明建,王世寧

(洛陽船舶材料研究所,洛陽４７１０２３)

摘　要:針對(duì)薄的深色表面層金相試樣常規(guī)方法難以制備的情況,介紹了兩種適用于該類表面層保護(hù)的金相試樣制備方法,其中方法一是將兩個(gè)相同試樣的表面層相對(duì)貼合,方法二是將一薄銅片與表面層緊密貼合;然后將該兩種方法的制樣效果與常規(guī)制樣方法的進(jìn)行對(duì)比.結(jié)果表明:該兩種方法均可以有效保護(hù)金相試樣表面層,而且便于表面層顯微形貌的觀察和厚度測(cè)量.

關(guān)鍵詞:薄的深色表面層;金相試樣;制備方法

中圖分類號(hào):TG１１５．２　　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A　　　文章編號(hào):１００１Ｇ４０１２(２０１７)０４Ｇ０２５３Ｇ０２

收稿日期:２０１６Ｇ０６Ｇ１５

作者簡介:郭海霞(１９８１－),女,高級(jí)工程師,主要從事金相分析

和失效分析工作,guohaixiayouxiang＠１２６．com.

MethodforPreparingMetallographicSampleswithThinandDarkSurfaceLayer

GUOHaiＧxia,WANG MingＧjian,WANGShiＧning(LuoyangShipMaterialResearchInstitute,Luoyang４７１０２３,China)

Abstract:Forthesituationthatthemetallographicsampleswiththinanddarksurfacelayerweredifficulttobepreparedbytheconventionalmethod,twokindsofmetallographicsamplepreparationmethodsfortheprotectionofsuchsurfacelayerwereintroduced．Oneofthemethodswasto makethesurfacelayersofthetwoidenticalsamplescloselycontacttoeachother,andtheothermethodwastomakethesurfacelayertightlyattachwithathincoppersheet．Thepreparationeffectofthesetwomethodswascomparedwiththatoftheconventionalmethod．Theresultsshowthatbothofthesetwomethodscouldeffectivelyprotectthesurfacelayerofmetallographicsamples,andmakeobservingormeasuringthesurfacelayereasier．

Keywords:thinanddarksurfacelayer;metallographicsample;preparationmethod

在試樣表面覆蓋一層氧化膜或涂鍍一層金屬或陶瓷層,是實(shí)現(xiàn)材料表面改性的方法.對(duì)于這類表面層試樣,采用金相方法檢測(cè)表面層形貌和厚度是必不可少的檢測(cè)項(xiàng)目之一.對(duì)于一般厚度達(dá)到幾微米甚至幾十微米的表面層試樣,常規(guī)金相鑲嵌或夾持的表面保護(hù)方法就能達(dá)到檢測(cè)目的.但是對(duì)于較薄(厚度在１μm 左右)

而且顏色較深(黑色或深灰色)的表面層試樣,常規(guī)金相制樣方法容易將表面層倒掉或者因?yàn)楸砻鎸宇伾^深而觀察不到,因此找到合適的表面層保護(hù)方法,實(shí)現(xiàn)薄的深色表面層金相試樣的制備具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

在長期的實(shí)踐工作中,筆者找到了兩種較好的薄的深色表面層保護(hù)方法,并將其制樣效果與常規(guī)制樣方法的進(jìn)行了對(duì)比,以供相關(guān)金相檢驗(yàn)人員參考.

１　試樣制備

試驗(yàn)材料為TA２鈦合金,對(duì)其表面進(jìn)行氧化處理,形成一層致密的薄氧化層.線切割取樣,要求保留氧化層表面,試樣尺寸為１５mm×１０mm×５mm,數(shù)量為４件,編號(hào)為１~４號(hào),觀察面為橫向截面.２　試驗(yàn)方法、結(jié)果與討論２．１?。碧?hào)試樣試驗(yàn)方法和結(jié)果１號(hào)試樣采用常規(guī)鑲嵌方法進(jìn)行表面層的保護(hù).鑲嵌后對(duì)試樣進(jìn)行磨制、拋光,得到表面呈鏡面的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖１圖１中黑色區(qū)域?yàn)殍偳恫牧?白色區(qū)域?yàn)門A２鈦合金基體,兩種材料之間是需要觀察的表面氧化層,可見在１０００倍的放大倍率下,僅觀察到縫隙,無法識(shí)別是否存在表面氧化層.

２．２　２~３號(hào)試樣試驗(yàn)方法和結(jié)果

將２~３號(hào)試樣的氧化層表面相對(duì),緊密貼合,

并用夾具將兩件試樣夾持住.夾持后對(duì)試樣進(jìn)行磨制、拋光,得到表面呈鏡面的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖２.圖２中間深灰色層即為氧化層,氧化層上方為２號(hào)試樣TA２鈦合金基體,下方為３號(hào)試樣TA２鈦合金基體.圖２中間氧化層是２ 號(hào)和３ 號(hào)試樣表面氧化層厚度之和,為０．９８μm,當(dāng)表面氧化層較均勻時(shí),０．９８μm 的一半０．４９μm,即是２號(hào)或３號(hào)試樣的表面氧化層厚度.

圖２?。蔡?hào)和３號(hào)試樣氧化層形貌

Fig.２　Morphologyofsurfaceoxidelayerofspecimen２and３

２．３　４號(hào)試樣試驗(yàn)方法和結(jié)果

將一薄銅片與４號(hào)試樣的氧化層表面緊密貼合并用夾具將兩者夾持住.夾持后對(duì)試樣進(jìn)行磨制、拋光,得到表面呈鏡面的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖３.圖３中黃色層為薄銅片,黃色層下方的深灰色層為表面氧化層,深灰色層下方為TA２鈦合金基體. 測(cè)量得到表面氧化層的厚度為保護(hù)表面層周圍形成較細(xì)的縫隙,縫隙呈黑色,與氧化層的深灰色顏色接近,顏色上容易混淆,因不易分辨.

０．５０μm,與２號(hào)和３號(hào)試樣的測(cè)量結(jié)果非常接近.

２．４　討論

１號(hào)試樣由于鑲嵌材料的收縮作用,容易在被保護(hù)表面層周圍形成較細(xì)的縫隙,縫隙呈黑色,與氧化層的深灰色顏色接近,顏色上容易混淆,因而不易分辨.另外,氧化層較薄,鑲嵌粉與表面層之間即使存在很細(xì)的縫隙,也可能使得氧化層未被完全保護(hù)好而倒掉[１].

圖３?。刺?hào)試樣氧化層形貌

Fig.３　Morphologyofsurfaceoxidelayerofspecimen４

另外,氧化層較薄,鑲嵌粉與表面層之間即使存在很細(xì)的縫隙,也可能使得氧化層未被完全保護(hù)好而倒掉[１].所以常規(guī)鑲嵌保護(hù)表面層的方法不適用于薄的深色表面層金相試樣的制備.２號(hào)和３號(hào)試樣的表面層相對(duì)貼合在一起,兩個(gè)試樣表面層質(zhì)地一樣,貼合得特別緊密,以致于放大１０００倍的倍率下也無法觀察到兩層氧化層之間

的間隙.該方法適用于表面層較均勻的試樣.由于可以雙倍增厚表面層,所以也有利于觀察和測(cè)量小于１μm 很薄的表面層.

４號(hào)試樣采用薄銅片保護(hù)表面層,薄銅片質(zhì)地較軟,貼合性很好,與表面層之間也是放大１０００倍下無縫貼合.薄銅片呈黃色,與深灰色的氧化層從顏色上可以非常直觀地區(qū)分開來,表面層形貌非常清晰,是比較好的表面層保護(hù)方法.

３　結(jié)論

(１)常規(guī)鑲嵌保護(hù)表面層的方法不適用于薄的深色表面層金相試樣的制備.

(２)對(duì)于薄的深色且較均勻的表面層試樣,可以采用兩個(gè)平行試樣表面層相對(duì)貼合后夾持的方法進(jìn)行金相試樣的制備,對(duì)于很薄的表面層還具有雙倍增厚、便于觀察和測(cè)量的作用.

(３)對(duì)于薄的深色表面層試樣,還可以采用薄銅片貼合表面層后夾持的方法進(jìn)行金相試樣的制備,該方法顏色區(qū)分直觀,表面層形貌非常清晰.