作為材料科學研究的"顯微鏡之眼"，金相顯微鏡的成像質量70%取決于樣品制備工藝。本文基于ISO 15062金相制備標準，結合300+企業實驗室經驗，系統梳理金屬、陶瓷、復合材料等典型樣品的制備全流程，助您避開常見誤區，獲取清晰的組織結構圖像。

一、取樣階段：源頭把控的三大原則

取樣方向性

鍛造件：沿金屬流線方向截取

鑄造件：包含典型缺陷區域（如縮孔、夾雜）

焊接件：橫跨熔合區截取橫截面

尺寸控制

標準樣品：直徑15mm×高度10mm圓柱體

薄片樣品：厚度≤0.1mm（需離子減薄）

過大樣品易導致拋光不均，過小樣品易變形

冷卻方式

高溫樣品：采用液氮急冷保留原始組織

淬火樣品：需記錄冷卻介質參數（如10%鹽水）

二、鑲嵌工藝：固定與支撐的平衡藝術

熱鑲嵌技巧

溫度控制：金屬樣品用150℃×15min

樹脂選擇：酚醛樹脂（耐高溫） vs 環氧樹脂（低收縮）

壓力參數：5MPa保持3min避免孔隙

冷鑲嵌優勢

適用于多孔材料（如泡沫金屬）

真空灌注法減少氣泡產生

避免使用含熒光劑的鑲嵌料

三、磨制工藝：從粗磨到精磨的進階策略

砂紙選擇矩陣

磨痕消除秘訣

90°旋轉法：每次更換砂紙后旋轉90°

水冷圈潤滑：流量控制0.5L/min

終點判斷：表面劃痕方向一致時轉下一粒度

四、拋光工藝：鏡面效果的Z極追求

拋光布選擇

絲綢布：適合軟金屬（鋁、銅）

短絨布：適用硬質材料（鋼、陶瓷）

每拋光5個樣品需更換新布

拋光劑配方

氧化鋁懸濁液：0.05μm顆粒+硅油載體

鉆石膏使用禁忌：避免用于鍍層樣品

時間控制：單面拋光不超過8min

五、腐蝕技術：組織顯現的關鍵魔法

試劑選擇原則

碳鋼：4%硝酸酒精（快速顯示珠光體）

不銹鋼：電解腐蝕（10%草酸+2V電壓）

鋁合金：Keller試劑（HF:HCl:HNO3=1:1.5:2.5）

腐蝕終點判斷

光學法：表面呈現彩虹色立即沖洗

定時法：預設時間±5秒（需工藝驗證）

過腐蝕會導致晶界消失

特殊材料處理

陶瓷：熱蝕法（1350℃×30s）

復合材料：分步腐蝕（先基體后增強相）

鍍層樣品：選擇性腐蝕（如鉻酸腐蝕鎳鍍層）

常見失敗案例警示

案例1：未清洗研磨顆粒導致拋光劃痕
改進方案：超聲波清洗+酒精脫脂

案例2：腐蝕過度造成組織模糊
優化策略：采用分段腐蝕法

案例3：鑲嵌料收縮導致樣品開裂
解決方案：預熱模具至80℃

結語：從實驗室到工業級的躍遷

金相制備是"微觀雕刻"的精密工藝，建議建立數字化制備檔案，記錄每批樣品的制備參數與顯微照片。