金相顯微鏡作為材料微觀組織分析的關(guān)鍵工具，通過光學(xué)成像技術(shù)觀察金屬及合金的顯微結(jié)構(gòu)，其樣品要求需兼顧光學(xué)成像原理與材料特性分析需求。以下是金相顯微鏡對(duì)樣品的核心要求及具體說明：

一、表面平整度與光潔度

金相顯微鏡依賴反射光成像，樣品表面平整度直接影響成像質(zhì)量：

宏觀平整：樣品觀察面需與載玻片平行，避免因傾斜導(dǎo)致圖像局部失焦。例如，塊狀金屬樣品需通過機(jī)械拋光消除切割痕跡，確保表面無明顯凹凸。

微觀光潔：表面粗糙度需小于光學(xué)系統(tǒng)景深（通常為微米級(jí)），以減少散射光干擾。拋光后的樣品應(yīng)呈現(xiàn)鏡面效果，可通過目視檢查或干涉儀量化評(píng)估。

二、鑲嵌與尺寸適配性

樣品尺寸需與顯微鏡載物臺(tái)兼容，同時(shí)滿足觀察需求：

尺寸限制：塊狀樣品直徑或邊長(zhǎng)通常不超過30毫米，厚度不超過10毫米；粉末或顆粒樣品需鑲嵌成規(guī)則塊體。

鑲嵌處理：小尺寸或易碎樣品（如薄片、斷口）需用熱固性樹脂（如酚醛樹脂）或冷鑲嵌料（如環(huán)氧樹脂）固定，防止觀察時(shí)移動(dòng)或脫落。鑲嵌后需暴露觀察面，并確保邊緣與樹脂界面平滑過渡。

三、腐蝕與染色工藝控制

金相組織顯示依賴化學(xué)腐蝕或染色處理，需精確控制工藝參數(shù)：

腐蝕劑選擇：根據(jù)材料成分選擇腐蝕劑，如鋼鐵常用4%硝酸酒精溶液，鋁合金用Keller試劑。腐蝕時(shí)間需通過試驗(yàn)優(yōu)化，避免過度腐蝕導(dǎo)致組織模糊或欠腐蝕導(dǎo)致特征不清晰。

染色技術(shù)：對(duì)相界面不清晰的材料（如某些非金屬夾雜物），可采用電解染色或化學(xué)染色增強(qiáng)對(duì)比度。染色后需徹底清洗并干燥，防止殘留液干擾觀察。

四、清潔度與污染物控制

表面污染物會(huì)遮擋組織特征或引入假象：

去除油污：樣品制備各環(huán)節(jié)（如切割、磨削）需使用無水乙醇或丙酮超聲清洗，避免機(jī)油、切削液殘留。

防止氧化：腐蝕后的樣品需立即用流動(dòng)水沖洗，并用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)干燥，防止表面氧化層形成。長(zhǎng)期保存的樣品可浸入無水乙醇或真空封裝。

五、厚度與透光性平衡（針對(duì)透射模式）

部分金相顯微鏡支持透射光觀察，需控制樣品厚度：

薄片樣品：用于觀察非金屬夾雜物或孔隙的樣品需減薄至50-100微米，確保透光性。減薄方法包括機(jī)械研磨、電解拋光或離子束減薄。

半透明處理：對(duì)厚樣品，可通過雙面拋光至半透明狀態(tài)，結(jié)合反射光與透射光聯(lián)合成像，增強(qiáng)組織層次感。

六、硬度與加工硬化控制

制備過程可能引入表面硬化層，需通過特定工藝消除：

避免過熱：機(jī)械拋光時(shí)需控制壓力與轉(zhuǎn)速，防止局部溫度升高導(dǎo)致組織變化。例如，鋼鐵樣品拋光后可能形成0.1-1微米的變形層，需通過電解拋光去除。

*終處理：對(duì)硬度敏感材料（如高碳鋼、鈦合金），*后一道拋光需使用軟質(zhì)拋光布（如絲綢）與低濃度拋光液，減少表面損傷。

七、多相組織保留完整性

樣品制備需避免組織改變或相脫落：

脆性相保護(hù)：含陶瓷相或第二相顆粒的材料（如金屬基復(fù)合材料），需采用低應(yīng)力切割與拋光方法，防止相界面剝離。例如，碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料需使用金剛石切割片與膠體二氧化硅拋光液。

孔隙率保持：多孔材料（如泡沫金屬）需避免制備過程中孔隙塌陷，可采用冷凍干燥或真空浸漬樹脂固定孔隙結(jié)構(gòu)。

八、標(biāo)識(shí)與方向性記錄

樣品需明確標(biāo)識(shí)觀察方向與位置，確保結(jié)果可追溯：

方向標(biāo)記：在樣品邊緣刻劃箭頭或字母，指示觀察面取向（如橫向、縱向、徑向）。對(duì)各向異性材料（如軋制板材），方向標(biāo)記可輔助分析織構(gòu)演變。

位置記錄：對(duì)大型構(gòu)件（如渦輪葉片），需繪制取樣位置圖，并在顯微照片中標(biāo)注比例尺與方向，便于與宏觀缺陷關(guān)聯(lián)分析。