EBSD制样技术在材料微观结构研究中的应用与经验总结--钛合金

于 2024-06-21 12:45:07 发布 204 阅读 0 评论

近年来,电子背散射衍射(EBSD)作为一种晶体微区取向和结构分析技术,得到了快速发展,并广泛应用于材料的微观组织结构和微织构表征。装备有EBSD系统和能谱仪的扫描电子显微镜使得显微形貌、成分和取向分析可以同时进行,极大地方便了材料科学研究人员的工作。然而,EBSD分析不仅需要深厚的晶体学知识,还对样品的要求非常高,初学者在短时间内很难掌握其制样工艺。此外,不同材质及相同组分不同的材料样品制样对EBSD技术也有不同的要求,因此初学者不能简单地套用他人的制样方法,对于自己的样品,需要在前人经验的基础上不断实践和摸索。

一般来说,EBSD制样包括以下几个步骤:线切割、除油、镶样、磨样和抛光(机械抛光和电解抛光)。在制样过程中,磨样、机械抛光和电解抛光是三个关键环节。



钛合金的EBSD制样方法

钛合金图谱


1、试样磨削

钛合金试样经过线切割后,表面会出现严重的损伤层。为了确保试样质量合格,需要使用不同目数的砂纸进行磨削,从120目开始逐渐磨到800目(大约在磨到600目时可以使用金相显微镜初步观察表面形貌)。实验室建议在使用砂纸之前,要确保砂纸干净,每更换一张砂纸时,需要将试样旋转90度。磨削的手法和技巧因人而异,但总体目标是使试样表面平整,减少划痕,以确保经过机械抛光后的试样表面平整、清洁且无划痕。对于钛合金而言,磨到600目是消除磨痕的关键步骤,需要更加细心,轻而均匀地施加力量,确保试样表面与砂纸完全接触。当磨削表面只留下单一方向均匀的细微磨痕和较浅的变形层时,即可进行机械抛光。

2、机械抛光

钛合金抛光粉通常采用氧化铝,粗抛时使用3-1μm粒度的微粉,精抛时使用0.5-0.2μm的微粉。抛光液中抛光粉和水的比例不固定,一般每勺抛光粉加入300ml水,粗抛时可以稍微增加浓度(供参考)。在实验室条件允许的情况下,抛光机的转速可以调快一些,约为500-700r/min,以节省抛光时间。开始抛光时,抛光液呈水滴状滴下,以确保试样不发热,大约5分钟后,改为水流状流下。完成细抛后,使用金相显微镜观察,若试样表面平整且没有明显深的抛痕,则可以使用水和酒精进行进一步抛光,然后用酒精清洗样品,并迅速烘干。经过机械抛光后,延性材料会在试样表面形成几微米厚的塑性变形层,而硬质材料会在表面形成几十纳米厚的晶格畸变层,这些都会影响到EBSD制样的质量。因此,需要进行电解抛光,通过电化学溶解获得平整、有光泽的表面,而不会引起试样表面的晶格畸变

3、电解抛光

试样的电解抛光成像质量取决于电解液的选择和电解参数的控制。下面给出一些不同牌号钛合金材料的电解抛光工艺参数:TC4、BT31、TA2:电解液组成为高氯酸:甲醇:正丁醇=1:6:3(体积比),阴极材料为不锈钢,电压为30V,电流密度为100~150A·dm-2,温度≤-10℃,时间为30~60秒。

钛合金图谱


TC27:电解液组成为高氯酸(6%):甲醇(60%)=4:6(体积比),阴极材料为不锈钢,电压为30~50V,电流密度为50~80 A·dm-2,温度为0~20℃,时间为40~120秒。

点赞(0)

评论列表 共有 0 条评论

暂无评论

微信小程序

微信扫一扫体验

立即
投稿

微信公众账号

微信扫一扫加关注

发表
评论