磨拋在金相制樣中的重要性 PSH2106081
更新時間：2021-07-29 瀏覽次數：2368
金相制樣的目的就是制備平整鏡面，用于腐蝕后觀測，或者直接觀測。如果說切割和鑲嵌都是制樣的前期步驟的話，那么磨拋就是制樣環節中最為重要的步驟。有幸避開了切割和鑲嵌工序的小伙伴，在磨拋階段要更加謹慎仔細，稍有不慎便會功虧一簣。
下面我們就一起來看看磨拋在金相制樣過程中的重要性是怎么體現的。磨拋其實是分為磨平和拋光兩個階段。
樣品在切割的過程中，由于鋸片高旋轉沖擊，切割面的前表層出現一定程度的材料變形和燒傷，同時割痕形成的表面粗糙不平。
所謂的磨平就是將切割的粗糙表面通過大粒徑磨料快速去除材料表層，獲得平整的新鮮表面，為后續拋光提供基礎。
通常來說磨平階段的磨粒直徑在100微米以上，所以基礎劃痕自然也在100微米上下，拋光的過程就是逐級降低劃痕大小最終在1微米以內，常規光學倍數下面不可見，適合直接觀測分析，或腐蝕后進行觀測分析。由此可見，磨拋就是一個微細的材料平面磨削過程，磨削介質有兩個來源，磨盤和懸浮液。特別是拋光的初級階段，磨粒來源與磨盤，磨盤面可以是砂紙，也可以是帶有金剛石或其他類型磨粒的研磨盤，這個過程也可以輔以懸浮液來強
化研磨效果。在拋光的后期階段，磨盤是不同類型的面料，本身不包含磨粒，但是可以收納存儲來自于懸浮液的磨粒。磨拋的過程一般要有粗磨、精磨和拋光三個磨拋工序，要求較高的樣品還要把拋光分為粗拋和精拋兩步來實現才能達到理想的觀測表面。每一步工序結束要有*的清潔工序，以消除上道殘留磨粒干擾下道工序。關于樣品夾持的方式，最早期的磨樣主要是用手來持有樣品，手的力道和方向的掌握是基于經驗，新手制樣是比較難把控的。
隨著設備技術的發展，手持樣品逐步被機械夾持所取代，設備夾持方法主要有兩種，中心夾持和單點夾持。
所謂的中心夾持就是將樣品鎖死在夾具上，控制夾具的轉速和壓力來實現對每個樣品的均勻研磨，而單點加載則是講樣品置于單個的空位中，有獨立的氣缸從上方加壓，
而孔位夾具則是拖動樣品在磨盤表面進行研磨。中心加載的好處是磨樣一致均勻，但是無法中途拆卸，在顯微鏡下觀測研磨進度，因為拆卸就會丟失基準。而單點加載則比較靈活，隨時可以去顯微觀測研磨進度，但是由于單點夾具未能對樣品實現固定夾持，所以樣品的平整度和一致性較差。
最佳的方式是用中心加載磨到1-3微米附件，然后轉換用單點加載模式。當然如此的操作模式需要設備同時支持單點加載和中心加載兩種模式。
關于磨盤，早期都使用不同粒號的砂紙，但是砂紙是一次性的，較為浪費也不環保，拋光就用絨布。耗材技術的發展，逐步出現了金剛石磨盤，磨盤可以反復使用，也可以做磁吸背板，所以方便取放；拋光方面則開發了不同面料的盤面，如羊毛、絲綢、橡膠等，大大的拓展了絨布的局限，針對不同的材質特點，選用不同的盤面材質。最后就是外加磨粒，早期的金相磨粒是手配磨拋液，即將氧化鋁，碳化硅等磨粒放到水瓶力，持續搖晃，然后噴灑到盤面上經行研磨。這樣配置的磨拋液會快速沉降分層，無法打散團粒，以及手動添加量無法精確控制等缺點，使得磨拋過程太多的依賴經驗和運氣，無法確保一致性和再現性；現代磨粒是通過懸浮液添加，懸浮液能保證單位體積內金剛石的含量，同時懸浮液磨粒確保是離散的，液相組分內含有潤滑成分，這樣的懸浮液就可以實現定量加注。
綜上所述，磨拋環節有很多方面的影響因素，我們要保證優質磨拋，必須要把變量定量化，所有的開放型節點都能實現量化控制。
例如設備支持中心加載和單點加載兩種模式，盤面轉速，夾持器轉向和轉速，夾持器在盤面的投影位置，加載壓力，磨拋時間，懸浮液類型，加注速度，每一步的盤面類型等。把如上環節都實現的定量控制，那么磨拋成功的偶然性因素就大幅下降，制樣從對人的依賴轉向對設備的依賴，降低技術準入門檻。
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