金相试样的镶嵌方法技术

本发明专利技术涉及一种金相试样的镶嵌方法。该金相试样的镶嵌方法包括：将试样放置在第一容器中，并用预定粘度的液态的镶嵌材料浸没所述试样；采用离心方式或者振动方式处理所述第一容器，以便使所述液态的镶嵌材料浸润所述试样；对所述试样进行固化处理，使得所述试样的内部的所述镶嵌材料固化。通过采用离心方式或者振动方式处理，使得液态的镶嵌材料能够完全渗透到试样的内部，并且对试样进行固化处理后，镶嵌材料能够支撑试样内部的微孔结构，从而防止金相试样的微观结构在制备金相试样过程中发生变形和位移，以获得清晰、准确的显微镜观察图像。图像。图像。

【技术实现步骤摘要】
金相试样的镶嵌方法


[0001]本专利技术涉及材料检测
，具体地涉及金相试样的镶嵌方法。

技术介绍

[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)，俗称“3D打印”，是近年来制造新型金属材料的热点和发展趋势。增材制造的原理是通过计算机软件与数控系统将专用的金属材料，或者非金属材料、医用生物材料等，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的加工技术。为了优化加工工艺、改进产品性能，通常需要借助金相分析的方法来研究金属增材制造试样的内部结构和金相组织。金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一，其工作原理是通过金相显微镜或者电子背散射衍射显微镜(EBSD)等仪器观测二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织，并利用定量金相学原理，确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。为了获取清晰的显微组织图像，金相试样的制备至关重要。通常金相试样的制备过程包括：试样截取、试样镶嵌、试样研磨、试样抛光和试样腐蚀等步骤。其中，试样镶嵌的主要目是通过对尺寸过小或者形状不规则的试样进行镶嵌处理，以便在后续研磨或者抛光时更加方便地夹持试样。
[0003]现有的镶嵌方法包括机械镶嵌法和树脂镶嵌法。机械镶嵌法是将试样用螺栓、螺钉固定在合适的夹具中。采用机械镶嵌法制备金相试样时，夹具的硬度、成分等诸多因素都会影响金相分析的最终结果。因此，目前最常见的镶嵌方法是树脂镶嵌法，即将试样镶嵌在合适的树脂内。树脂镶嵌法主要包括热镶法和冷镶法。热镶法是将试样检验面朝下放入热镶机的模具中，倒入超过试样高度的树脂，封紧模具并加热、加压、固化、冷却，再打开模具，完成热镶。热镶的温度、压力、加热及冷却时间根据选用的树脂而定。热镶树脂包括热固性树脂(例如电石粉等)和热塑性树脂(例如聚丙乙烯等)两类。冷镶法是将试样检验面朝下放入合适的冷镶模具中，将树脂及固化剂按合适比例充分搅拌后注入模具，在室温条件下固化成型。冷镶法适用于对温度和压力敏感的材料。当试样为多孔试样、细裂纹试样、脆性试样时，可使用真空冷镶的方法，将冷镶材料渗透到缝隙中。冷镶材料包括聚酯树脂、环氧树脂等，也可使用牙托粉和牙托水(主要成分为甲基丙烯酸甲酯)。
[0004]在制备金属增材制造的金相试样时，试样会经过切割、研磨和抛光等处理。由于金属的硬度较低且具有一定的延展性，因此试样经上述处理后难免会产生变形，进而使试样的微观结构发生改变，影响显微组织图像的清晰度和准确度。为了解决上述问题，一种解决思路是在试样镶嵌过程中将镶嵌材料渗透到金相试样的内部，使得镶嵌材料在固化后能够支撑起金相试样内的微孔结构，防止金相试样的微观结构在切割、抛光等处理过程中产生变形和位移。但是，采用常规的树脂镶嵌方法无法将镶嵌材料完全渗透到金相试样的内部。特别是金属增材制造的试样为点阵结构、拓扑优化结构等特殊结构时，试样的结构复杂、内部孔隙尺寸微细(200
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500μm)，热镶嵌法完全不适用，冷镶嵌法也无法使树脂充分进入到试样的内部，起不到支撑金相试样内部微孔结构的作用。
[0005]相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中镶嵌材料难以完全渗透金属增材制造的金相试样的技术问题，本专利技术提供一种金相试样的镶嵌方法。该金相试样的镶嵌方法包括：将试样放置在第一容器中，并用预定粘度的液态的镶嵌材料浸没所述试样；采用离心方式或者振动方式处理所述第一容器，以便使所述液态的镶嵌材料浸润所述试样；对所述试样进行固化处理，使得所述试样的内部的所述镶嵌材料固化。
[0007]本领域技术人员能够理解的是，在本专利技术金相试样的镶嵌方法中，首先将试样放置在第一容器中，并用预定粘度的液态的镶嵌材料浸没试样，使得镶嵌材料能够从试样的不同角度渗透进试样的内部，以提高渗透的均匀性和效率。接着，采用离心方式或者振动方式处理第一容器，以便使液态的镶嵌材料能够充分浸润到试样的内部。通过离心方式或者振动方式处理第一容器，能够加快镶嵌材料中分子运动的速度，进一步提高渗透效率。另外，相较于加热、加压等方式，离心方式和振动方式较为温和，对金相试样的内部结构影响较小，因此能够得到更为准确的显微组织图像。对试样进行固化处理，使得渗透到试样内部的镶嵌材料固化，从而有效地支撑和固定金相试样内部的微孔结构。另外，通过本专利技术金相试样的镶嵌方法，就不再需要采用价格昂贵的专业的镶嵌工具，如冷镶嵌设备。
[0008]在上述金相试样的镶嵌方法的优选技术方案中，所述试样为由增材制造工艺制成的金属试样。这种金属试样的孔隙尺寸一般为200μm
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500μm。本专利技术金相试样的镶嵌方法适用于增材制造工艺制成的金属试样。
[0009]在上述金相试样的镶嵌方法的优选技术方案中，所述镶嵌材料包括树脂，所述树脂具有第一预设粘度，并且所述第一预设粘度的范围为100mPa
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s
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120mPa
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s。由于部分树脂在常温下为液态，经过处理后可固化且具有一定的强度。因此，选择合适的树脂作为镶嵌材料，不仅可以实现完全渗透的目的，而且能够保证镶嵌材料固化后有效支撑试样内部微孔结构的要求。进一步地，树脂具有第一预设粘度，并且第一预设粘度的范围为100mPa
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s
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120mPa
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s，使得树脂具有适中的粘度，避免因粘度过大镶嵌材料难以进入试样内部，影响渗透效率，也可防止因出于降低镶嵌材料粘度的目的减少镶嵌材料中能固化的有效成分，导致有效固化成分含量不足，使得渗透进试样内部的镶嵌材料固化后体积收缩量较大，无法完全填充孔隙，而起不到支撑试样内部微孔结构的作用。
[0010]在上述金相试样的镶嵌方法的优选技术方案中，所述树脂包括光敏树脂，并且所述第一容器为避光容器，或者所述第一容器的外部包裹有避光材料；或者热敏树脂。光敏树脂由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光敏剂，在一定波长的紫外光照射下能引起聚合反应而固化。因此，可选择合适的光敏树脂作为渗透试样的镶嵌材料。进一步地，当采用光敏树脂作为镶嵌材料时，第一容器选择避光容器，或者采用避光材料包裹第一容器，以免光敏材料在渗透试样的过程中发生固化，影响渗透效率。另外，热敏树脂是通过温度的变化感应而改变自身性质的树脂材料，选择合适的热敏树脂作为镶嵌材料，也能够实现完全渗透试样的目的，同时经过热处理后热敏树脂固化，也可以填充试样的微孔结构。
[0011]在上述金相试样的镶嵌方法的优选技术方案中，所述镶嵌材料包括胶水，所述胶水具有第二预设粘度，并且所述第二预设粘度的范围为1mPa
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s
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5mPa
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s。镶嵌材料采用具
有适中粘度的胶水，可以使胶水快速渗透到试样的内部。另外，由于胶水具有较强的黏合性，使得胶水固化后能够有效支撑起试样的微孔结构。进一步地，相较于树脂，胶水的价格较低，因此采用胶水作为镶嵌材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金相试样的镶嵌方法，其特征在于，所述金相试样的镶嵌方法包括：将试样放置在第一容器中，并用预定粘度的液态的镶嵌材料浸没所述试样；采用离心方式或者振动方式处理所述第一容器，以便使所述液态的镶嵌材料浸润所述试样；对所述试样进行固化处理，使得所述试样的内部的所述镶嵌材料固化。2.根据权利要求1所述的金相试样的镶嵌方法，其特征在于，所述试样为由增材制造工艺制成的金属试样。3.根据权利要求1所述的金相试样的镶嵌方法，其特征在于，所述镶嵌材料包括树脂，所述树脂具有第一预设粘度，并且所述第一预设粘度的范围为100mPa
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120mPa
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s。4.根据权利要求3所述的金相试样的镶嵌方法，其特征在于，所述树脂包括：光敏树脂，并且所述第一容器为避光容器，或者所述第一容器的外部包裹有避光材料；或者热敏树脂。5.根据权利要求1所述的金相试样的镶嵌方法，其特征在于，所述镶嵌材料包括胶水，所述胶水具有第二预设粘度，并且所述第二预设粘度的范围为1mPa
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s
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5mPa
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s。6.根据权利要求1所述的金相试样的镶嵌方法，其特征在于，当采用所述离心方式处理所述容器时，所述金相试样的镶嵌方法还包括：将所述第一容器放置在离心机的转子体内；基于所述试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：冒浴沂，吕新峰，朱小芳，曾伟传，吴建国，
申请(专利权)人：无锡市产品质量监督检验院，
类型：发明
国别省市：