金相制样技术
图1 手/自动切割机Discotom-6。
近年来，各种新型材料不断涌现，也推动了金相技术的飞速发展，本文介绍了固体材料材相研究和检测中的金相制样技术进展。
自上世纪初以来，随着科学技术和现代化建设的迅猛发展，金相技术获得前所未有的进展。各种新型材料不断涌现，光学显微镜的功能不断完善，扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及X衍射技术的应用，都使金相技术向更高深范畴推进。从对金属产品的研究发展到对复合材料、电子材料、晶体材料和地矿材料的显微分析，亦即从金相学发展到对固体材料微观研究的材相学。为适应这种发展需要，对固体材料的材相研究和检测的制样技术和设备亦应有相应的发展。
图2 镶嵌机CitoPress-20。
为使各种固体材料能在光学显微镜和电子显微镜下研究和检测其结构，首先要制备一个具有能反映出被检材料的真实结构，试样表面不能有因制样不当产生的塑性变形和损伤的显微结构，而且试样的制备重现性要好。同时，要求能在尽可能快的时间内制备试样，而且每个试样的制样成本要低，即使用的消耗材料要省，花费的人工要少，制样的时间要短。
根据上述要求，金相试样的制备，首先要选取一个具有代表性部位的金相试样，经过切割、镶嵌和研磨/抛光等工序，使金相试样获得一个光洁度如镜面一样的表面，供在光学显微镜下进行观察。它将所有组织结构保留在里面，制备的试样应平整，表面不倒角，观察时不允许因表面不平整而使一部分地区组织清晰，而另一部分地区组织不清晰；试样表面不允许存在残留杂质和被拉的空洞，或在石墨和夹杂物上覆盖污物等人为缺陷。
图3 全自动切割机Exotom-150。
丹麦司特尔公司创建于1875年，是有130多年历史的金相制备设备的供应商，它专注于固体材料分析设备的生产和研发，相关产品在全球占有很高的市场的份额。司特尔公司金相制样设备既有手动的、机械的，又有半自动的和全自动程序控制。制样设备先进，制备的质量优良，完全能满足生产检验和材料研究。
制样三大工序
制样主要有三个工序组成：
切割
■将有代表性的试样用湿式的砂轮片切割机切割下来；
■试样切割面平整，变形最小，组织不发生损伤和改变；
■保证切割面具有最小的后续工序；
■湿式砂轮切割速度快，精度高而且经济；
■为使切割有高的效率，切割试样时可用专门冷却液进行喷淋冷却；
■选用适当的切割砂轮片进行高效的切割；
■用快速、稳定的夹具系统来夹紧试样，以保证切割的质量。
Struers可提供各种型号切割机，既有手动的的Labotom-3，手动/自动的Discotom-6、Discotom-60/65，也有全自动的Axitom、Exotom-150，还有用于精密切割的Accutom-5、Accutom-50和Secotom-10。
图4 真空冷镶机CitoVac。
镶嵌
对太小的试样、形状复杂的试样、需要保护边缘的试样、多孔的试样、有裂纹的试样，或需要有一定标准尺寸或形状的试样可用镶嵌的方法将试样进行镶嵌，以便于用手或在试样座里进行研磨和抛光。
选择方法有二：
■热镶嵌：将需镶嵌的试样放入一定尺寸和形状的模具，用树脂在加热状态，将试样镶嵌在树脂里，这种试验方法要用一台热镶样机来进行，而且每次只能镶1~2个试样，耗时约8min左右。
Struers的热镶样机有CitoPress-1、10、20三种型号。
■冷镶嵌：将欲镶嵌的试样放在模具里，将冷环氧树脂加固化剂搅拌后，使被镶试样在树脂中固化，约8h就可将已固化试样取出。这种冷镶样的方法可进行大批量镶样，不需固定设备，仅需冷镶树脂和模具即可，这种方法尤其适用于热敏材料镶嵌。为了能适应具有孔隙的粉末冶金试样和有裂纹的试样，可用冷镶机进行镶样。
图5 半自动研磨/抛光机Tegra。
这二种方法各具优缺点，但一般来说，热镶嵌的质量及硬度都优于冷镶嵌。
研磨、抛光
在九十年代前，金相试样的研磨，一般都用碳化硅或氧化铝磨料的金相砂纸来进行研磨，一般砂纸研磨消耗较大，且磨样的质量较差，从粗到细要更换5~6种砂纸，时间约10~15min；尤其大面积的试样，耗时更长。抛光一般用氧化铬或氧化铝磨料，抛光约5~10min，一般抛光质量无法保证，都是根据经验来制备试样。
