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金相學 | 色彩與相襯度分析-微觀結(jié)構(gòu)對比分析(上)

時間:2024-1-2 閱讀:714
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顯微組織形貌的檢測在材料科學和失效分析中起著決定性的作用。在光學顯微鏡中有許多可能使材料的真實結(jié)構(gòu)可視化。本文中顯示的圖像示例演示了使用的這些技術(shù)的信息及潛力。



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第一步通常需要制作一個經(jīng)過拋光的金相試樣。但是,真正的微觀結(jié)構(gòu)制備,只能在試樣表面潔凈且無形變的情況下方可完成。試樣制作后,通常需要立刻放入酸性、堿性溶液或鹽溶液中進行腐蝕,以獲得微觀結(jié)構(gòu)。這會腐蝕晶界或使晶粒變粗糙,而導致相界在明場變暗。


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如果上述技術(shù)手段不足以完成全部檢測,腐蝕結(jié)果無法滿足標準要求,或者材料具有耐腐蝕性,那么,還可以使用著色腐蝕或其他光鏡技術(shù)手段,例如,偏光、暗場或微分相襯等觀察方法。通常情況下,將著色腐蝕和光學相襯這兩種觀察方法結(jié)合使用,能夠獲得最佳檢測結(jié)果。針對銅合金試樣的相同細節(jié)圖片展示不同種類的成像技術(shù)(圖 1-6)。

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圖 4–6(從左到右):偏光中銅合金的面心立方晶格以及不同角度的圖像。


圖 7 - 12 顯示了對比不同材料微觀結(jié)構(gòu)組成的不同方式。此處采用的著色腐蝕技術(shù),會在晶?;蚧旌暇w區(qū)域上產(chǎn)生厚度不同的硫酸層。


該橫截面將在 Klemm (K) 或 Beraha (B) 腐蝕劑中予以腐蝕,所述腐蝕劑是基于亞硫酸鉀的著色侵蝕劑。Günter Petzow 和 Veronika Carle 于 2006 年通過 Borntraeger 出版的“Metallographisches, keramographisches, plastographisches ?tzen"一書中給出了上述組分。在圖 7 和 8 中,鋼的鐵素體已經(jīng)著色,同時,碳化鐵仍保持白色,以獲得碳化物沉淀的清晰對比度。圖 9 和 10 展示了奧氏體鋼的焊接層。圖像不僅突出了鑄態(tài)組織,還突出了偏析和高熱影響區(qū)。圖 11 還顯示了由于初熔造成的錫青銅試樣出現(xiàn)偏析的現(xiàn)象。圖 12 很好地展示了多大程度的腐蝕才能使亞晶粒結(jié)構(gòu)清晰可見。

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圖 7–9(從左到右):不同晶?;蚧旌暇w區(qū)域的著色腐蝕以及不同厚度的硫酸層

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圖 10–12(從左到右):不同晶粒或混合晶體區(qū)域的著色腐蝕以及不同厚度的硫酸層


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通過對顯微鏡下的腐蝕試樣進行光學偏振處理,常常能夠增強色彩對比度,并促進特定微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。在圖 13 - 18 中,利用上述方法突出了不同的變形機制(主要在半成品或部件中催生),隨后,還將突出顯示材料微觀結(jié)構(gòu)中的特定變形結(jié)構(gòu)。

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圖 13–15(從左到右):帶/不帶著色腐蝕的偏光

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