美国标乐 Buehler | SimpliMet 4000自动镶嵌机

Microscopic examination is an important inspection technique widely used in the research, quality control and failure analysis of very hard materials. To properly reveal the microstructure of these very hard materials, it is critical to use the proper equipment (usually automated), along with suitable high-quality consumable products, such as cutting blades, mounting compounds, abrasives, lubricants and working surfaces with proven preparation methods.

100 多年来，热喷涂层以其多种形式而存在。热喷涂的原理非常简单——原料通常以粉末或金属丝的形式存在，对其进行加热使其部分或完全熔化，并以高速喷射向基材使得颗粒在撞击时发生变形，在此过程中，颗粒发生凝固并机械结合到基材表面。 这其中涂层孔隙率是描述涂层密度的重要指标，通常采用金相法制备样品并进行孔隙率的测量。然而，长期以来的实践已经证实，在寻找合适的制备方法以及不同实验室间重复同种方法得到的结果却并不相同。 最近的一项“循环”实验证明了实验室之间的差异。 实验邀请了在金相制备和样品分析方面有着丰富经验的技术工作人员，但不同参与者之间测得的孔隙率值差异很大，任何实验室均可实现良好的结果可重复性。这意味着在多孔热喷涂层的制备和分析中，方法变化是导致误差的主要因素。

钛及其合金由于其具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀特性，使其被广泛应用于航空航天、国防和海洋领域等行业。其良好的生物相容性在生物医学领域中大受欢迎。钛的强度高于某些钢材，但密度却小很多。钛及钛合金的金相样品制备比钢更有挑战性，其难点在于钛的易延展性会导致在制备过程中更易产生损伤，且材料去除率低。

本文将重点介绍紧固件黑色金属材料的一些硬度测试要求，以及评估紧固件的备选方法，包括如何对有色金属材料进行测试评估。

为了更细致的理解焊缝微观组织，通常根据ISO 9015/15614进行压痕硬度测试，测试方法包括使用的载荷、母材、热影响区和焊缝的位置和数量，以及边缘距离和压痕间距。为了满足标准中规定的要求，需要在布置点位的过程中花费大量的时间。DiaMet软件提供的快速而简单的操作，简化了测试流程。

工具钢是一种非常重要的材料，它的化学成分组成从简单的 塑性成型的模具钢和淬火水冷的碳钢到高合金的高速钢。甚 至对于那些化学成分更新奇材料通过粉末冶金加工方法都可 以做到，这些材料都有一个共同的特点。首先它们都是铁基 材料。金相工作者一致认为对于硬度相对较软的退火态的、 热轧态和锻造后的高速钢具有不尽相同的显微组织，而热处 理后的硬度较高的工具钢的显微组织通常是强度较高的马氏 体和各种形态和类型的碳化物构成。在工具钢和模具钢的失 效分析中，有时会观察到各种各样我们不希望出现的显微组 织。

从上世纪60年代始，从军事领域到商业领域，金属钛的使用在不断地增加。无论军用还是民用，钛合金完全可以和铝、镍和铁等金属竞争。之所以选用钛合金，是由于它具有以下几个优异的特性： ·强度和重量比 ·可靠性 ·耐腐蚀性 ·热膨胀 ·机械性能

钛及钛合金的金相样品制备比钢更困难，其磨光和抛光效率非常低。过度剧烈的切割和磨光过程都会在α相中产生形变孪晶。对于纯度相对较高的纯钛采用冷镶嵌的方法比热压力镶嵌更为适合，因为热压力镶嵌有可能改变纯钛中氢元素的含量和分布。特别对于纯钛而言，在样品制备过程中想要去除划痕和塑性流变非常困难。

纤维种类、编织方式、纤维表面处理、在树脂中的分散性和长径保留比、纤维含量都影响最终的增强效果。在微观尺度上，复合材料的强度决定于基体材料与增强纤维界面的强度，要实现这一点必须使材料在界面上形成能量的最 低结合，即液体与固体之间的润湿。因此研究复合材料中纤维和基体界面的组成、结构、控制、性能和改进界面相，是复合材料的基础理论之一。但玻璃纤维和碳纤维具有高强度低伸长，易弯曲脆断等特性，给样品制备带来很大的困难。本文以碳纤维增强树脂为例进行样品制备。

随着对产品的规格要求日益严苛，成品检验作为必不可少的一环要求也水涨船高。比如钢材的热处理，其硬度测试可追溯到100年前，随着应用越来越具体、技术发展越来越完善，测试方法也一直在进步 。在竞争激烈的刀具行业中，刀片要求既能满足拥有足够的硬度去切割，又不能因过硬的硬度导致脆性失效。

工具钢是一种非常重要的材料,它的化学成分组成从简单的塑性成型的模具钢和水淬硬化碳钢到高合金的高速钢. 这些材料都有一个共同的特点——铁基材料。在工具钢和模具钢的失效分析中,有时会观察到各种各样我们不希望出现的显微组织。

硬质合金是一种利用难熔金属的硬质化合物如碳化钨 (WC)或者其他MC 型碳化物和粘结金属通过粉末冶金工艺制备而成的合金材料，粘结金属主要以钴基、镍基、铁基等较为常用。本文提供了其金相制备和硬度测试解决方案。

本文主要介绍铝合金电阻点焊接头的样品制备，观察铝合金点焊接头宏观结构、微观组织及显微硬度分布。客户可以通过对接头组织性能特点的管控，保证高可靠性的焊接接头。

研究表明，对于在曲柄销和轴颈进行打压和测量压痕，采用自动化测试方式与手动硬度测试相比，可以节省86%的时间。 同时自动化测试可以有效减少操作步骤并降低数据转录错误的风险，也会避免因不用操作者之间的人为误差。

标乐在硬度测试领域拥有超过百年的经验，可以为硬度测试方法提供单独解决方案，也可将这些方法整合到一台设备中。下文中主要介绍了焊接件的维氏测试，以及如何将其应用于生成材料的硬度彩色云图。云图显示了整个需要测量区域的硬度梯度，特别有助于直观体现材料硬度的分布情况。

对于小型紧固件的金相评估，可以在略微偏离螺纹中心轴的情况下进行切割，或在预镶嵌后通过机械研磨到接近其螺纹中心轴的位置。切割小紧固件时，可以使用砂轮切割机，用较薄的切割片对其进行纵向切割或者使用精密切割设备以确保小切口损耗，切口可以更靠近紧固件中心轴。将紧固件稍稍偏离中心进行切割，为后续研磨和抛光阶段留下足够的材料。

齿轮、齿条（以下案例为感应淬火+回火工艺样品）金相检验过程主要包括：切割取样、镶嵌、研磨抛光、腐蚀以及金相拍照/分析。

汽车用粉末冶金零件尺寸较大，可选用标乐Abrasimatic 300配合垂直夹具，平推夹具使用以适应不同形状、尺寸的零件。粉末冶金类材料多采用热压镶嵌法进行镶嵌，因样品无需观察边缘，硬度耐磨性不高，可使用性价比更高的标乐Phenocure酚醛树脂进行镶嵌。实验使用标乐Ecomet-Automet半自动磨抛机，因其压力载荷可控，并可实现多个样品同时制备，可极大提高样品制备的重复性。

这一期我们想与大家分享一些无色样品制备的常见问题和解决方案，例如环保塑料袋、车灯灯罩、汽车车身表面清漆等样品。

紧固件质量法规就在这里! 80年代对于美国的紧固件制造商来说是一个艰辛的年代, 由于来自海外供应商的放肆竞争造成生意上的巨大损失, 其结果是工厂关闭, 规模锐减. 接下来, 紧固件用户发现他们购买的许多紧固件不符合其品位应具有的性能时,他们感到非常震惊. 此外, 人们发现一些记录完善的运行失效是由伪劣螺栓造成的. 这就促使美国众议院能源和商业委员会下属的监督与调查委员会进行充分的调查. 失去生意和工作诚然是一个严重的问题, 但是利用伪造文件倾销伪劣产品促使国会采取行动. 委员会在1988年发表的61页报告揭露了许多令人难以置信的违规事例, 使美国的军事、航空航天, 宇航规划以及整个制造工业处于危险中. 1990年通过的紧固件质量法(PL 101-542)要求严格遵守制定的紧固件检验草案和方法以及对外国和本国的违反者进行严厉惩处. 后来发现原法令形式实施起来有困难, 经过委员会六年来的讨论, 克林顿总统于1996年 3月签署了PL 104-113法令 (实施日期-1996年5月27日已经延期). 本期的BUEHLER技术评论的目的就是用实例阐明, 怎样按照法令中各条款的要求进行各项金相检验, 以保证法令得到高质量的实施. 金相检验的任务 表1列出紧固件制造商或任何其它改动紧固件以进行销售的公司可能要求进行的各种检验项目. 要记住，法令适用于主要在美国销售和使用的某些有等级标记的紧固件. 只要在转售前不对紧固件进行改动, 批发商可免除检验. 关于新法令的进一步信息可参阅Joseph Greenslade 发表在1997年1/2月号,第14卷,第1期美国紧固件杂志(American Fastener Journal)上的一篇文章. 此外还应注意到, 所有的紧固件技术条件并不要求进行所有的检验项目. 每一种紧固件技术条件都会提出所需的特定检验项目。

固态材料样品制备与分析指南，包括：针对不同材料的用于显微分析的样品制备方法、显微分析和硬度测试方法，以及腐蚀剂的选择和实验室安全等。

应用于医疗组件上的合金由于其在研磨/抛光阶段存在极高可能性的结构变化甚至损坏，对于金相制样提出了挑战，需要谨慎选择合适的工艺。常见问题包括油污染、划痕和机械变形既很难消除同时影响测量准确性。这些合金上的陶瓷涂层可以是氧化锆、氧化铝或微晶玻璃等。最常用的是羟基磷灰石（HA）涂层，但也可以采用磷酸三钙和其他磷酸钙。由于这些涂层是通过热喷涂技术涂覆的，因此其孔隙率、厚度和涂层/基体界面是应检查的关键金相参数。

应用于医疗组件上的合金由于其在研磨/抛光阶段存在极高可能性的结构变化甚至损坏，对于金相制样提出了挑战，需要谨慎选择合适的工艺。常见问题包括油污染、划痕和机械变形既很难消除同时影响测量准确性。本文介绍了医疗植入物之钛及其合金的金相制备。

不锈钢，如AISI 316L，因其成本低、机械性能好、易于加工等优点，一直被用于骨科。不锈钢合金可能会带来其他挑战，如由于其密度较高，与周围骨组织的不相容性，以及合金在体液环境中随时间发生腐蚀的可能性。这是一个主要问题，因为腐蚀副产物对人体组织的影响可能会造成严重的健康风险。

钴合金是一种结构坚固的材料，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和良好的生物相容性。与铁基或钛基医用合金相比，它们通过传统加工工艺制造的成本较高，因此更倾向于使用后两种。随着增材制造工艺的出现，钴铬合金越来越多地用于医疗植入物，这归功于近净形状制造能力的提高，只需很少或不需要加工。本文介绍了钴基合金的金相制备方案。

为达到质量控制或失效分析目的对电子元件进行切割是具有挑战性的，因为必须确保不受制备引起的假象影响，显示出样品真实的结构。 不恰当的切割方式对样品有高度破坏性，可能会导致假象，很容易被误解为生产缺陷。为了避免这种情况，需要在远离感兴趣区域（ROI）的地方进行切割，并且需要长时间的研磨和抛光阶段来恢复切割造成的损伤。