作为材料科学研究的"显微镜之眼"，金相显微镜的成像质量70%取决于样品制备工艺。本文基于ISO 15062金相制备标准，结合300+企业实验室经验，系统梳理金属、陶瓷、复合材料等典型样品的制备全流程，助您避开常见误区，获取清晰的组织结构图像。

一、取样阶段：源头把控的三大原则

取样方向性

锻造件：沿金属流线方向截取

铸造件：包含典型缺陷区域（如缩孔、夹杂）

焊接件：横跨熔合区截取横截面

尺寸控制

标准样品：直径15mm×高度10mm圆柱体

薄片样品：厚度≤0.1mm（需离子减薄）

过大样品易导致抛光不均，过小样品易变形

冷却方式

高温样品：采用液氮急冷保留原始组织

淬火样品：需记录冷却介质参数（如10%盐水）

二、镶嵌工艺：固定与支撑的平衡艺术

热镶嵌技巧

温度控制：金属样品用150℃×15min

树脂选择：酚醛树脂（耐高温） vs 环氧树脂（低收缩）

压力参数：5MPa保持3min避免孔隙

冷镶嵌优势

适用于多孔材料（如泡沫金属）

真空灌注法减少气泡产生

避免使用含荧光剂的镶嵌料

三、磨制工艺：从粗磨到精磨的进阶策略

砂纸选择矩阵

磨痕消除秘诀

90°旋转法：每次更换砂纸后旋转90°

水冷圈润滑：流量控制0.5L/min

终点判断：表面划痕方向一致时转下一粒度

四、抛光工艺：镜面效果的Z极追求

抛光布选择

丝绸布：适合软金属（铝、铜）

短绒布：适用硬质材料（钢、陶瓷）

每抛光5个样品需更换新布

抛光剂配方

氧化铝悬浊液：0.05μm颗粒+硅油载体

钻石膏使用禁忌：避免用于镀层样品

时间控制：单面抛光不超过8min

五、腐蚀技术：组织显现的关键魔法

试剂选择原则

碳钢：4%硝酸酒精（快速显示珠光体）

不锈钢：电解腐蚀（10%草酸+2V电压）

铝合金：Keller试剂（HF:HCl:HNO3=1:1.5:2.5）

腐蚀终点判断

光学法：表面呈现彩虹色立即冲洗

定时法：预设时间±5秒（需工艺验证）

过腐蚀会导致晶界消失

特殊材料处理

陶瓷：热蚀法（1350℃×30s）

复合材料：分步腐蚀（先基体后增强相）

镀层样品：选择性腐蚀（如铬酸腐蚀镍镀层）

常见失败案例警示

案例1：未清洗研磨颗粒导致抛光划痕
改进方案：超声波清洗+酒精脱脂

案例2：腐蚀过度造成组织模糊
优化策略：采用分段腐蚀法

案例3：镶嵌料收缩导致样品开裂
解决方案：预热模具至80℃

结语：从实验室到工业级的跃迁

金相制备是"微观雕刻"的精密工艺，建议建立数字化制备档案，记录每批样品的制备参数与显微照片。