郭海霞,王明建,王世寧

(洛陽船舶材料研究所,洛陽４７１０２３)

摘　要:針對薄的深色表面層金相試樣常規方法難以制備的情況,介紹了兩種適用于該類表面層保護的金相試樣制備方法,其中方法一是將兩個相同試樣的表面層相對貼合,方法二是將一薄銅片與表面層緊密貼合;然后將該兩種方法的制樣效果與常規制樣方法的進行對比.結果表明:該兩種方法均可以有效保護金相試樣表面層,而且便于表面層顯微形貌的觀察和厚度測量.

關鍵詞:薄的深色表面層;金相試樣;制備方法

中圖分類號:TG１１５．２　　　文獻標志碼:A　　　文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１７)０４Ｇ０２５３Ｇ０２

在試樣表面覆蓋一層氧化膜或涂鍍一層金屬或陶瓷層,是實現材料表面改性的方法.對于這類表面層試樣,采用金相方法檢測表面層形貌和厚度是必不可少的檢測項目之一.對于一般厚度達到幾微米甚至幾十微米的表面層試樣,常規金相鑲嵌或夾持的表面保護方法就能達到檢測目的.但是對于較薄(厚度在１μm 左右)而且顏色較深(黑色或深灰色)的表面層試樣,常規金相制樣方法容易將表面層倒掉或者因為表面層顏色較深而觀察不到,因此找到合適的表面層保護方法,實現薄的深色表面層金相試樣的制備具有重要實際應用價值.在長期的實踐工作中,筆者找到了兩種較好的薄的深色表面層保護方法,并將其制樣效果與常規制樣方法的進行了對比,以供相關金相檢驗人員參考.

１　試樣制備

試驗材料為TA２鈦合金,對其表面進行氧化處理,形成一層致密的薄氧化層.線切割取樣,要求保

留氧化層表面,試樣尺寸為１５mm×１０mm×５mm,數量為４件,編號為１~４號,觀察面為橫向截面.

２　試驗方法、結果與討論

２．１　１號試樣試驗方法和結果

１號試樣采用常規鑲嵌方法進行表面層的保護.鑲嵌后對試樣進行磨制、拋光,得到表面呈鏡面

的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖１.

圖１中黑色區域為鑲嵌材料,白色區域為TA２鈦合金基體,兩種材料之間是需要觀察的表面氧化層,可見在１０００倍的放大倍率下,僅觀察到縫隙,無法識別是否存在表面氧化層.

２．２　２~３號試樣試驗方法和結果

將２~３號試樣的氧化層表面相對,緊密貼合,并用夾具將兩件試樣夾持住.夾持后對試樣進行磨制、拋光,得到表面呈鏡面的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖２.圖２中間深灰色層即為氧化層,氧化層上方為２號試樣TA２鈦合金基體,下方為３號試樣TA２鈦合金基體.圖２中間氧化層是２ 號和３ 號試樣表面氧化層厚度之和,為０．９８μm,當表面氧化層較均勻時,０．９８μm 的一半０．４９μm,即是２號或３號試樣的表面氧化層厚度.

２．３　４號試樣試驗方法和結果

將一薄銅片與４號試樣的氧化層表面緊密貼合,并用夾具將兩者夾持住.夾持后對試樣進行磨制、拋光,得到表面呈鏡面的試樣后放置于金相顯微鏡下觀察,其形貌見圖３.圖３中黃色層為薄銅片,黃色層下方的深灰色層為表面氧化層,深灰色層下方為TA２鈦合金基體. 測量得到表面氧化層的厚度為０．５０μm,與２號和３號試樣的測量結果非常接近.

２．４　討論

１號試樣由于鑲嵌材料的收縮作用,容易在被保護表面層周圍形成較細的縫隙,縫隙呈黑色,與氧化層的深灰色顏色接近,顏色上容易混淆,因而不易分辨.另外,氧化層較薄,鑲嵌粉與表面層之間即使存在很細的縫隙,也可能使得氧化層未被完全保護好而倒掉[１].所以常規鑲嵌保護表面層的方法不適用于薄的深色表面層金相試樣的制備.２號和３號試樣的表面層相對貼合在一起,兩個試樣表面層質地一樣,貼合得特別緊密,以致于放大１０００倍的倍率下也無法觀察到兩層氧化層之間的間隙.該方法適用于表面層較均勻的試樣.由于可以雙倍增厚表面層,所以也有利于觀察和測量小于１μm 很薄的表面層.４號試樣采用薄銅片保護表面層,薄銅片質地較軟,貼合性很好,與表面層之間也是放大１０００倍下無縫貼合.薄銅片呈黃色,與深灰色的氧化層從顏色上可以非常直觀地區分開來,表面層形貌非常清晰,是比較好的表面層保護方法.

３　結論

(１)常規鑲嵌保護表面層的方法不適用于薄的深色表面層金相試樣的制備.

(２)對于薄的深色且較均勻的表面層試樣,可以采用兩個平行試樣表面層相對貼合后夾持的方法進行金相試樣的制備,對于很薄的表面層還具有雙倍增厚、便于觀察和測量的作用.

(３)對于薄的深色表面層試樣,還可以采用薄銅片貼合表面層后夾持的方法進行金相試樣的制

備,該方法顏色區分直觀,表面層形貌非常清晰.