45鋼鍍銅后激光合金化_第1頁(yè)
45鋼鍍銅后激光合金化_第2頁(yè)
45鋼鍍銅后激光合金化_第3頁(yè)
45鋼鍍銅后激光合金化_第4頁(yè)
45鋼鍍銅后激光合金化_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩12頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

45鋼鍍銅后激光合金化(呂禹)摘要英文摘要關(guān)鍵詞一緒論1T45鋼的性能45號(hào)鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.它的強(qiáng)度是61.HRC是48-55,有良好的強(qiáng)度和韌性,即有良好的總和力學(xué)性能,同時(shí)又有良好的機(jī)械加工性能。.機(jī)械上用的比較多.用以制造蒸汽透平機(jī).壓縮機(jī).泵的運(yùn)動(dòng)零件,還可代替滲碳鋼制造齒輪.軸.活塞銷(xiāo)等零件(零件需經(jīng)高頻或火焰表面淬火),并可用作鑄件.。但45鋼有一很大的缺點(diǎn)就是易腐蝕,幾乎每年鋼鐵產(chǎn)量的,三分之一由于腐蝕而報(bào)廢。因此如何減輕腐蝕而又不影響它的機(jī)械性能便成為一項(xiàng)重要的工作。2電鍍技術(shù)1)概述電鍍是金屬的化學(xué)和電化學(xué)防護(hù)方法的發(fā)展。它是一種電化學(xué)過(guò)程,也是一種氧化還原過(guò)程。通過(guò)這種電化學(xué)過(guò)程,使金屬或非金屬工件的表面上再沉積一層金屬的方法就叫做電鍍。采用適當(dāng)?shù)墓に嚳梢栽诮饘倩蚍墙饘俟ぜ谋砻嫔汐@得所需要的不同種類(lèi)的鍍層,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域里,如機(jī)械、無(wú)線電、儀表、交通、航空及船舶工業(yè)中,在日用品的生產(chǎn)和醫(yī)療器械等設(shè)備的制造中,金屬鍍層都有極為廣泛而應(yīng)用。世界各國(guó)由于鋼鐵所造成的損失數(shù)據(jù)是相當(dāng)驚人的,幾乎每年鋼鐵產(chǎn)量的,三分之一由于腐蝕而報(bào)廢,當(dāng)然電鍍層不可能完全解決這個(gè)問(wèn)題,但是良好的金屬鍍層還是能在這方面做出較大貢獻(xiàn)的。電鍍則是獲得金屬防護(hù)層的有效方法。電鍍方法所得到的金屬鍍層,結(jié)品細(xì)致緊密,結(jié)合力良好,它不但具有良好的防腐性能,而且滿足工業(yè)某些特殊用途。2)電鍍銅技術(shù)的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展電鍍銅層因其具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和機(jī)械延展性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)品領(lǐng)域,電鍍銅技術(shù)也因此滲透到了整個(gè)電子材料制造領(lǐng)域,從印制電路板(PCB)制造到IC封裝,再到大規(guī)模集成線路(芯片)的銅互連技術(shù)等電子領(lǐng)域都離不開(kāi)它,因此電鍍銅技術(shù)已成為現(xiàn)代微電子制造中必不可少的關(guān)鍵電鍍技術(shù)之一。電子行業(yè)的電鍍銅技術(shù)含量很高,電鍍銅層的功能、質(zhì)量和精度以及電鍍方法等方面與傳統(tǒng)的裝飾性防護(hù)性電鍍銅技術(shù)有所不同。中國(guó)的電子信息產(chǎn)業(yè)正在迅速崛起,有資料表明,中國(guó)的印制電路產(chǎn)值2003年已經(jīng)超過(guò)美國(guó)居世界第二位,成為名副其實(shí)的PCB生產(chǎn)大國(guó),并且有望在2008年超過(guò)日本居世界第一,而以上海為中心的長(zhǎng)三角地區(qū)的集成電路產(chǎn)業(yè)也在飛速發(fā)展,逐漸成為該地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)[1-3]。這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將推動(dòng)電鍍銅技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。為了滿足具有高科技含量電子產(chǎn)品制造的要求,出現(xiàn)了許多新的電鍍銅技術(shù),如脈沖電鍍銅技術(shù)、水平直接電鍍銅技術(shù)、超聲波電鍍銅技術(shù)、激光誘導(dǎo)選擇電鍍銅技術(shù)等。3激光表面合金化1)激光技術(shù)激光英文全名為L(zhǎng)ightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(LASER)o于1960年面世,是一種因刺激產(chǎn)生輻射而強(qiáng)化的光??茖W(xué)家在電管中以光或電流的能量來(lái)撞擊某些晶體或原子易受激發(fā)的物質(zhì),使其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài),當(dāng)這些電子要回復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時(shí),原子就會(huì)射出光子,以放出多余的能量;而接著,這些被放出的光子又會(huì)撞擊其它原子,激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子,引發(fā)一連串的「連鎖反應(yīng)」,并且都朝同一個(gè)方前進(jìn),形成強(qiáng)烈而且集中朝向某個(gè)方向的光就是激光。激光是一種單色光,具有高亮度,方向性強(qiáng),相干性好的特性。激光技術(shù)包括激光器技術(shù)與激光應(yīng)用技術(shù)。自第一臺(tái)激光器誕生后,激光器技術(shù)一直是激光技術(shù)的一個(gè)重要部分,至今已研制了上百種激光器。按工作物質(zhì)可以將它們劃分為:固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器等。目前固體激光器領(lǐng)域最活躍的話題是二極管泵浦固體激光器,相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器中激光二極管成為了它的重要發(fā)展方向,氣體激光器中以CO2激光器的研究最成熟也發(fā)展最快。自誕生之初至今,激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展迅猛,已與多個(gè)學(xué)科相結(jié)合形成多個(gè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,比如光電技術(shù),激光醫(yī)療與光子生物學(xué),激光加工技術(shù),激光檢測(cè)與計(jì)量技術(shù),激光全息技術(shù),激光光譜分析技術(shù),非線性光學(xué),超快激光學(xué),激光化學(xué),量子光學(xué),激光雷達(dá),激光制導(dǎo),激光分離同位素,激光可控核聚變,激光武器等等。這些交叉技術(shù)與新的學(xué)科的出現(xiàn),大大地推動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于具有適應(yīng)性強(qiáng),加工質(zhì)量好,精度高,效率高,效益好,加工方法多,無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),激光技術(shù)被廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。目前全球業(yè)界公認(rèn)的發(fā)展最快的、應(yīng)用日趨廣泛的最重要的高新技術(shù)就是光電技術(shù),他必將成為21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。而在光電技術(shù)中,其基礎(chǔ)技術(shù)之一就是激光技術(shù)??茖W(xué)界預(yù)測(cè),到2010年,以光電信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將形成5萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,到2010年至2015年,光電產(chǎn)業(yè)可能會(huì)取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)。光電技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的革命和進(jìn)步。激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將支撐并推進(jìn)高速、寬帶、海量的光通信以及網(wǎng)絡(luò)通信,并將引發(fā)一場(chǎng)照明技術(shù)革命,小巧、可靠、壽命長(zhǎng)、節(jié)能半導(dǎo)體(LED)將主導(dǎo)市場(chǎng),此外將推出品種繁多的光電子消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品(如VCD、DVD、數(shù)碼相機(jī)、新型彩電、掌上電腦電子產(chǎn)品、智能手機(jī)、手持音響播放設(shè)備、攝影、投影和成像、辦公自動(dòng)化光電設(shè)備如激光打印、傳真和復(fù)印等)以及新型的信息顯示技術(shù)產(chǎn)品(如CRT、LCD及PDP、FED、OEL平板顯示器等)并進(jìn)入人們的日常生活中。激光產(chǎn)品已成為現(xiàn)代武器的"眼睛"和"神經(jīng)",光電子軍事裝備將改變21世紀(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)的格局2)表面處理技術(shù)疲勞、腐蝕、摩擦和磨損而引起工程的破壞大多發(fā)生在表面,這是因?yàn)椋?)表面的應(yīng)力通常最高;2)表面暴露在環(huán)境中。工程上解決辦法是給材料提供不同于基體的表面性能目,前有兩種有效辦法。第一種是用滲碳、滲氮液體碳氮共滲、物理或化學(xué)沉積、表面涂敷、表面合金化等方法進(jìn)行表面成分的調(diào)整;第二種是通過(guò)相變實(shí)現(xiàn)表面硬化,包括普通火焰加熱淬火和感應(yīng)加熱淬火。目前像電子束和激光束這樣的能源已被用于剛和鑄鐵的表面硬化,提高其抗疲勞、耐磨損和耐腐蝕性能在切割、焊接、表面熱處理等各種材料加工過(guò)程中,像激光這類(lèi)定向能源的因公比過(guò)去使用能源要廣泛得多。激光表面處理的目的是改變表面層的成分和纖維結(jié)構(gòu),從而提高表面性能,以適應(yīng)基體材料的需要。用激光獲取表面合金化曾是一種新穎的方法??刂萍す鈪?shù)可以獲得所需的并具有獨(dú)特顯微結(jié)構(gòu)的表面合金,為了改變表面成分的激光改性技術(shù)可分激光表面合金化和激光熔敷兩類(lèi)。3)激光表面合金化激光表面合金化就是利用激光照射使基體表層熔化并把供給表面(預(yù)敷或噴射)的合合金元素的物質(zhì)熔化,混合均勻,以便在基體表面形成一個(gè)理想的合金層,從而改善表面性質(zhì)的工藝.這一工藝具有巨大應(yīng)用前景.人們已對(duì)不同的基體和合金元素的組合做了大量研究.激光表面合金化的主要目的是提高材料的物理性能、化學(xué)性能及耐磨性.阻礙激光表面合金化廣泛應(yīng)用的障礙,除設(shè)備投資大、成本高外,就是在材料處理過(guò)程中表面易產(chǎn)生氣孔、裂紋以及表面平整度的下降.針對(duì)后者,研究者根據(jù)具體情況加強(qiáng)研究,已經(jīng)摸索出一些可行的辦法.實(shí)驗(yàn)證明,激光表面合金化是提高低碳鋼耐腐蝕性能的一種可行的辦法。①優(yōu)點(diǎn)合金化時(shí),試樣表層和涂層都溶化,被熔的基體材料與表面涂敷合金元素均勻擴(kuò)散或化合,形成成分與原基體材料不同的新合金層。通常采用的滲碳、滲氮、滲銘等合金化方法,需要將工件整體放入擴(kuò)散爐中經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間加熱,通過(guò)碳、銘、氮等元素的擴(kuò)散和氣相沉積,來(lái)改變金屬表面的化學(xué)成分,這種方法周期長(zhǎng)、變形大、消耗的合金元素多。相比之下,激光表面合金化具有效率高、能量消耗少、合金化元素消耗少、變形小等優(yōu)點(diǎn)。如:對(duì)汽車(chē)閥座嵌套的處理,若采用高溫合金基材,成本高,加工難,而對(duì)灰鐵基體工作部位,采用激光合金化解決了這一難題。先涂一層銘,用6.5kW的CO2激光器溶化形成。.75mm厚的抗回火含銘耐熱表面層,硬度達(dá)HRC55,能經(jīng)受540T耐磨要求。A3鋼板上進(jìn)行NiCrSiB合金的激光合金化處理后,與超合金相當(dāng),具有耐高溫、抗磨損、耐腐蝕的新合金表面。曾經(jīng)對(duì)鋁合金表面進(jìn)行過(guò)FeNiCr合金化處理,發(fā)現(xiàn)鋁合金表面出現(xiàn)Al9NiFe和電力機(jī)車(chē)技術(shù)A1FeNiSi硬化相,強(qiáng)化了鋁合金表面。激光表面合金化比他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)于一一普通電弧表面硬化和等離子噴涂有些優(yōu)越性。在電弧表面硬化和離子噴涂中,輻射能量分散,因而不能通過(guò)空氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳播,與激光的高度集中型相比,他們的熱分布要分散得多。他們的功率密度可接近激光的水平。Q應(yīng)用北京機(jī)床研究所張魁武等人,用復(fù)合合金粉末激光合金化處理的45鋼基無(wú)心磨床托板,在生產(chǎn)車(chē)間使用,比原來(lái)CrWMn鋼淬火的托板壽命提高3?4倍。重慶大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等單位采用激光表面合金化工藝,用于電地沖棒、無(wú)縫鋼管穿孔頂頭及泥漿泵葉輪等零件的處理,都取得了很好的效果。北京機(jī)電研究所曾對(duì)拖拉機(jī)換向撥叉、螺母攻絲機(jī)料道、軸承擴(kuò)孔模、沖材模、電廠排粉機(jī)葉片及鋁活塞等零件上的應(yīng)用研究,都取得了很好的效果。撥叉,料道使用壽命提高10倍以上。沖材模、排粉機(jī)葉片使用壽命提高2?3倍。激光表面合金化用于鋁活塞環(huán)槽強(qiáng)化,經(jīng)裝車(chē)試驗(yàn),運(yùn)行14.2萬(wàn)km以后拆檢結(jié)果,頭道環(huán)槽的側(cè)隙僅為0.11mm,如果減去0.04?0.05mm的原始側(cè)隙,則環(huán)槽最大磨損量?jī)H有0.07mm。所以激光表面合金化用于鋁合金的強(qiáng)化是十分有效的。Q國(guó)內(nèi)外進(jìn)展近一二十年來(lái),許多國(guó)家和地區(qū)投入了大量的人力與物力進(jìn)行了激光表面合金化的研究。在基材方面,除研究了多種黑色金屬外,還研究了Al合金、Ti合金、Cu合金、Ni基合金等。添加的合金元素有Ni、Cr、W、Ti、Co、Mn、Mo、B等。研究重點(diǎn)有如下四個(gè)方面。1)工藝研究。包括工藝方法、合金元素和工藝參數(shù)(激光光斑形狀與尺寸、功率、掃描速度)的選配等研究工作。2)理論分析。激光表面合金化的傳熱、傳熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算。3)合會(huì)層的組織與性能研究。重點(diǎn)側(cè)重于耐磨性循研究。有的也進(jìn)行了耐腐蝕及抗氧化的研究。4)應(yīng)用研究。如在排氣閥門(mén)、閥座、高速鋼刀具及汽車(chē)活塞等零件上的應(yīng)用。4本文主要研究?jī)?nèi)容為了獲得45鋼更高的硬度與耐磨性,提高它的防腐性能,本文用激光作為熱源對(duì)45鋼進(jìn)行了熱處理——激光表面合金化(向激光熔池內(nèi)添加合金元素的方法是在45鋼表面電鍍銅)。分別用400,600,800,1000,1200的金相砂紙粗磨,用拋光機(jī)拋光后制作了金相試樣,并對(duì)其觀察分析,研究不同激光參數(shù)對(duì)電鍍銅層45鋼基材組織與性能可能產(chǎn)生的影響,從而為以后金相試樣的制作提供簡(jiǎn)便方法,鞏固電鍍技術(shù)的應(yīng)用以及為激光表面合金化在改善基體性能上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。二實(shí)驗(yàn)部分1電鍍1)電鍍理論電鍍過(guò)程及反應(yīng)圖1是一個(gè)簡(jiǎn)單的電鍍?cè)韴D。將直流電流的正負(fù)極分別用導(dǎo)線連接到渡槽的陰、陽(yáng)極上,當(dāng)直流電通過(guò)兩電極及兩極間含金屬離子的電解液時(shí),電鍍液中的陰、陽(yáng)離子由于受到電場(chǎng)作用,發(fā)生有規(guī)則的移動(dòng),陰離子移向陽(yáng)極,陽(yáng)離子移向陰極,這種現(xiàn)象叫“電遷移”。此時(shí),金屬離子在陰極上還原沉積成鍍層,而陽(yáng)極氧化將金屬轉(zhuǎn)移為離子。圖1電鍍?cè)韴D當(dāng)然,離子的移動(dòng)除電遷移外,還可以通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)散遷移。當(dāng)陰,陽(yáng)離子到達(dá)陽(yáng),陰極表面時(shí),就會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng):<1>陰極還原反應(yīng):Cu2++2e=Cu<2>陽(yáng)極氧化反應(yīng):Cu-2e=Cu2+。實(shí)際上,陰極上還可能發(fā)生:2H++2e=H2(易引起氫脆,應(yīng)避免)。當(dāng)陽(yáng)極發(fā)生鈍化時(shí),陽(yáng)極上也可能發(fā)生:OH-—4e=2H2O+O2以上就是電鍍的過(guò)程及反應(yīng)。但實(shí)際上,在大部分電鍍過(guò)程中,并不是如上所說(shuō)的那么簡(jiǎn)單.因?yàn)橐话愕碾婂円翰⒉恢皇呛?jiǎn)單鹽的電解液,而是含有絡(luò)合物的電解液,在陰極上的還原反應(yīng)并不只是簡(jiǎn)單金屬離子的放電,而是絡(luò)離子化學(xué)還原。這需要一系列步驟才能達(dá)到。首先,電解液中重要的絡(luò)離子在電極表面上轉(zhuǎn)化成能在電極上直接放電的表面絡(luò)合物,即金屬離子周?chē)呐湮惑w改組或配位數(shù)減少(因?yàn)榕湮粩?shù)較高的離子有較高的活化能,所以在陰極上還原需克服較高的勢(shì)壘,而配位數(shù)較低的絡(luò)離子或水化離子有適中的活化能,所以容易發(fā)生放電還原反應(yīng)),然后表面絡(luò)合物在電極上直接放電。所以電鍍?nèi)^(guò)程可以歸納為三個(gè)步驟:<1>金屬的水合離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部遷移到陰極表面。<2>金屬水合離子脫水或絡(luò)離子解離,金屬離子在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬原子。<3>還原的原子進(jìn)入晶格結(jié)點(diǎn)。2)電解液成分及工藝規(guī)范配方及各成分的作用(1)硫酸銅含量為每升175-250克,它供給銅離子的主鹽。(2)硫酸含量為每升45-70克,它可以提高電解液的導(dǎo)電性,防止硫酸銅的水解。操作規(guī)范(1)溫度15-35°C(2)陰極電流密度每平方分米1-2安常見(jiàn)故障及消除方法故障現(xiàn)象故障原因消除方法鍍層粗糙電解液中有懸浮物;流太大;硫酸或添加劑不足過(guò)濾電解液;降低電流;補(bǔ)充硫酸或添加劑分散能力差硫酸偏低;分散能力差補(bǔ)充硫酸;分析調(diào)整成分結(jié)合力不好鍍前處理不良;預(yù)鍍層質(zhì)量差加強(qiáng)預(yù)處理;改善預(yù)鍍鍍層太軟溫度過(guò)高;硫酸太少降低溫度;補(bǔ)充硫酸2激光表面合金化1)激光表面合金化技術(shù)向激光熔池內(nèi)添加合金元素的方法有預(yù)沉積和共沉積法。預(yù)沉積法包括在基體表面上電鍍、熱噴涂、真空蒸鍍、滲氮、滲硼、滲碳、粘涂疏松的粉末以及安放薄的金屬片或絲材等,所有這些都是在激光熔化前完成的。共沉積法是在基體上激光熔化的同時(shí),往熔池內(nèi)噴注合金粉末、或送入合金線材或棒料。2)激光表面合金化工藝參數(shù)激光合金化所用的激光,按其重要性遞減的順序?yàn)槎趸技す狻解S釔鋁石榴石激光、摻釹玻璃激光和摻銘氧化鋁激光。脈沖型和連續(xù)性波都可以用。有時(shí)采用光電開(kāi)關(guān)在很短的時(shí)間內(nèi)獲得高峰值功率脈沖。在激光表面合金化處理過(guò)程中,高能激光束和預(yù)涂敷的樣品保持相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)并發(fā)生作用。工件常數(shù)放置在x-y工作臺(tái)上,由計(jì)算機(jī)數(shù)控其速度。為了方便,激光束保持靜止而樣品高速移動(dòng)??刂茀?shù)是:激光功率光板尺寸⑴光槍輸出時(shí)的光束構(gòu)型④產(chǎn)生預(yù)期光束形狀的光學(xué)積分器?發(fā)生振動(dòng)光速的光學(xué)掃描器?激光掃描多道打疊⑦工件移動(dòng)速率?預(yù)涂敷方法①預(yù)涂敷粉末粒度尺寸和流動(dòng)速度(0預(yù)涂敷層厚度O預(yù)涂敷組成G基體預(yù)熱C3基體的表面狀況受控參數(shù):①吸收系數(shù)⑵合金化熔池的成分梯度①合金化熔池深度和覆蓋速率①表面和接近表面層的顯微結(jié)構(gòu)①硬度①殘余應(yīng)力⑦熱影響區(qū)的大?、俑g特性①磨損特性(D疲勞特性①?zèng)_擊韌度G合金化區(qū)域的缺陷①>表面粗糙度和完整性3金像試樣的制備粗糙的試樣表面對(duì)入射光會(huì)產(chǎn)生漫反射,因而無(wú)法用顯微鏡觀察其內(nèi)部組織,通常采用磨光和拋光的方法對(duì)其進(jìn)行加工,得到光亮如鏡面的試樣表面。然后采用合適的浸蝕劑對(duì)其進(jìn)行浸蝕,使試樣表面有選擇性地溶解掉某些部分(如晶界),從而呈現(xiàn)微小的凹凸不平(如圖2),這些凹凸不平在光學(xué)顯微鏡的景深范圍內(nèi)可以顯示出試樣的組織形貌、大小和分布即金相組織。圖2金相組織的顯示金相試樣制備步驟1)取樣取樣時(shí),應(yīng)保證被觀察的截面由于截取而產(chǎn)生組織變化,因此對(duì)不同的材料要采用不同的截取方法:對(duì)于軟材料,可以用鋸、車(chē)、刨等加工方法;對(duì)于硬材料,可以用砂輪切片機(jī)切割或電火花切割等方法。對(duì)于硬而脆的材料,可以用錘擊方法。在大工件上取樣,可用氧氣切割等方法。在用砂輪切割或電火花切割時(shí),應(yīng)采取冷卻措施,以免試樣因受熱而引起組織變化。本次試驗(yàn)用鋸截取直徑25cm,厚8cm的半圓形試樣。2)鑲嵌一般情況下,如果試樣大小合適,則不需要鑲樣,但試樣尺寸過(guò)小或形狀極不規(guī)則者,如帶、絲、片、管,制備試樣十分困難,就必須把試樣鑲嵌起來(lái)。鑲嵌分冷鑲嵌和熱鑲嵌二種。目前一般多采用塑料鑲嵌。鑲嵌材料有熱凝性塑料(如膠木粉)、熱塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(環(huán)氧樹(shù)脂加固化劑)及醫(yī)用牙托粉加牙托水等。這些材料都各有其特點(diǎn)。膠木粉不透明,有各種顏色,而且比較硬,試樣不易倒角,但抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿的耐腐蝕性能比較差。聚氯乙烯為半透明或透明的,抗酸堿的耐腐蝕性能好,但較軟。用這兩種材料鑲樣均需用專(zhuān)門(mén)的鑲樣機(jī)加壓加熱才能成型。金相試樣鑲樣機(jī)主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備及壓模三部分。對(duì)溫度及壓力極敏感的材料(如淬火馬氏體與易發(fā)生塑性變形的軟金屬),以及微裂紋的試樣,應(yīng)采用冷鑲、洗滌后可在室溫下固化,將不會(huì)引起試樣組織的變化。環(huán)氧樹(shù)脂、牙托粉鑲嵌法對(duì)粉末金屬,陶瓷多孔性試樣特別適用。電解制樣時(shí),可加入銅粉等金屬填料以產(chǎn)生導(dǎo)電性,還可加入耐磨填料如A12O3等來(lái)增加硬度及耐磨性,保持試樣的邊緣,填料一般在制樣前加入到壓鑲塑料中去。機(jī)械鑲嵌法,適用外形比較規(guī)則像圓柱體,薄板等.低熔點(diǎn)合金鑲嵌法,利用融溶的低溶點(diǎn)合金溶液澆鑄鑲嵌成合適的金相試樣。將欲鑲嵌的細(xì)小試樣放置在一塊平整的鐵板上,用合適的金屬圈或塑料圈套在試樣外面,將低熔點(diǎn)合金注入圈內(nèi)待冷卻后即可。牙托粉加牙托水鑲嵌法,這種方法操作方便。室溫下將牙托粉加適量的牙托水調(diào)成糊狀(不能太?。?,將欲鑲嵌的細(xì)小試樣放置在一塊平整的玻璃上,用合適的金屬圈或塑料圈套在試樣外面,室溫下將牙托粉加適量的牙托水調(diào)成糊狀(不能太稀),并迅速注入金屬圈或塑料圈內(nèi)待30分鐘后即固化,目前這樣方法完全可取代低熔點(diǎn)合金鑲嵌法。3)磨制磨光分為粗磨與精磨粗磨粗磨的目的是為整平試樣,并磨成合適的形狀。金相試樣的磨光除了要使表面光滑平整外,更重要的是應(yīng)盡可能減少表層損傷。每一道磨光工序必須除去前一道工序造成的變形層(至少應(yīng)使前一道工序產(chǎn)生的變形層減少到本道工序產(chǎn)生的變形層深度),而不是僅僅把前一道工序的磨痕除去;同時(shí),該道工序本身應(yīng)做到盡可能減少損傷,以便于進(jìn)行下一道工序。最后一道磨光工序產(chǎn)生的變形層深度應(yīng)非常淺,保證能在下一道拋光工序中除去。圖2-3為試樣經(jīng)過(guò)切割加工及四道磨光工序后,表面變形層厚度變化示意圖。圖中A、B、C均為變形層,越往里,變形量越小,D為未受損傷的組織。此過(guò)程要注意防止金屬過(guò)分發(fā)熱。精磨精磨的目的是消除粗磨時(shí)留下的較深的磨痕,為下一步拋光打好基礎(chǔ)。精磨通常是在砂紙上進(jìn)行,砂紙分水砂紙和金相砂紙。通常水砂紙為SiC磨料不溶于水,金相砂紙的磨料有人造剛玉、碳化硅、氧化鐵等,性均極硬,呈多邊棱角,具有良好的切削性能,精磨時(shí)可用水作潤(rùn)滑劑進(jìn)行手工濕磨或機(jī)械濕磨,通常使用粒度為240、320、400、600四種水砂紙進(jìn)行磨光后即可進(jìn)行拋光,對(duì)于較軟金屬,應(yīng)用更細(xì)的金相砂紙磨光后再拋光。圖3-5示出手工操作的砂紙濕磨設(shè)備的外形圖,砂紙朝外向下傾斜(從操作者方向看),粘貼在平板玻璃上磨制時(shí),將試樣磨面平后在砂紙上,直線向前推退回時(shí)離開(kāi)砂紙,這種反復(fù)進(jìn)行,直到舊的磨痕全部消失,在整個(gè)磨面上得到方向一致均勻的新磨痕邊止,每換一道砂紙之前,必須先用水洗去樣品和手上的砂粒,并擦干,然后將試樣旋轉(zhuǎn)90°在次級(jí)砂紙上磨制。使用時(shí)流動(dòng)的水不停地從砂紙表面流過(guò),及時(shí)地把絕大部分磨屑和脫落的磨粒沖走。這樣在整個(gè)磨光操作過(guò)程中,磨粒的尖銳棱角始終與試樣的表面接觸,保持其良好的磨削作用。濕磨法的另一優(yōu)點(diǎn)是,水的冷卻作用可以減少磨光時(shí)在試樣表面產(chǎn)生的摩擦熱,避免顯微組織發(fā)生變化。整個(gè)磨光工序可以在同設(shè)備上完成。圖3不能更換砂紙圖圖3不能更換砂紙圖4可以更換砂紙手工磨光示意圖圖5磨制方法示意除此以外還可以采用機(jī)械磨制(圖2-5)將不同粒度的碳化硅砂紙分別置于邊緣略有突起放了一些水的電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)上,則隨著轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),砂紙下面的水被甩出,砂紙被吸附在轉(zhuǎn)盤(pán)上,即可進(jìn)行機(jī)械濕磨,磨光效率能進(jìn)一步提高。圖2-6示出轉(zhuǎn)盤(pán)式金相預(yù)磨機(jī),使用時(shí)用水作潤(rùn)滑劑和冷卻劑。配有微型計(jì)算機(jī)的自動(dòng)磨光機(jī),可以對(duì)磨光過(guò)程進(jìn)行程序控制,整個(gè)磨光過(guò)程可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成。4)拋光拋光的目的是要盡快把磨光留下的細(xì)微磨痕成為光亮無(wú)痕的鏡面。并使拋光產(chǎn)生的變形層不影響顯微組織的觀察。拋光與磨光的機(jī)制基本相同,即嵌在拋光織物纖維上的每顆磨粒可以看成是一把刨刀,根據(jù)它的取向,有的可以切除金屬,有的則只能使表面產(chǎn)生劃痕。由于磨粒只能以彈性力與試樣作用(圖2-7),它所產(chǎn)生的切屑、劃痕及變形層都要比磨光時(shí)細(xì)小和淺得多。拋光操作的關(guān)鍵是要設(shè)法得到最大的拋光速率,以便盡快除去磨光時(shí)產(chǎn)生的損傷層,同時(shí)要使拋光產(chǎn)生的變形層不致影響最終觀察到的組織,即不會(huì)產(chǎn)生假象。這兩個(gè)要求是有矛盾的,前者要求使用較粗的磨料,但會(huì)使拋光變形層較深;后者要求使用最細(xì)的磨料,但拋光速率較低。解決這個(gè)矛盾的最好辦法是把拋光分為兩個(gè)階段來(lái)進(jìn)行。首先是粗拋,目的是除去磨光的變形層,這一階段應(yīng)具有最大的拋光速率,粗拋本身形成的變形層是次要的考慮,不過(guò)也應(yīng)盡可能小。其次是精拋(又稱終拋),其目的是除去粗拋產(chǎn)生的變形層,使拋光損傷減到最小。以往,粗拋常用的磨料是粒度為10?20pm的a-Al2O3、Cr2O3或Fe2O3,加水配成懸浮液使用。目前,人造金剛石磨料已逐漸取代了氧化鋁等磨料,因其具有以下優(yōu)點(diǎn):1)與氧化鋁等相比,粒度小得多的金剛石磨粒,拋光速率要大得多,例如4?8pm金剛石磨粒的拋光速率與10?20呻氧化鋁或碳化硅的拋光速率相近;2)表面變形層較淺;3)拋光質(zhì)量最好。通常,使用金剛石膏狀磨料的拋光速率遠(yuǎn)比懸浮液大。金剛石磨料的價(jià)格雖高,但拋光速率大,切削能力保持的時(shí)間也長(zhǎng),因此它的消耗量少,只要注意節(jié)約使用,并合理選擇拋光機(jī)的轉(zhuǎn)速(采用機(jī)械拋光時(shí)應(yīng)為250?300r/min,自動(dòng)拋光時(shí)應(yīng)為150r/min),就可以充分發(fā)揮其優(yōu)越性。用金剛石研磨膏進(jìn)行粗拋時(shí),一般先使用粒度為3.5pm的磨料,然后再使用粒度為1pm的磨料,對(duì)于較軟的材料要使用粒度為0.5pm的磨料才可獲得最佳效果。盡管對(duì)于磨光及粗拋已經(jīng)有了比較成熟的原則,但是對(duì)于精拋,還要求操作者有較高的技巧。常用的精拋磨料為MgO及Y-A12O3,其中MgO的拋光效果最好,但拋光效率低

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論