金相显微镜作为材料微观组织分析的关键工具，通过光学成像技术观察金属及合金的显微结构，其样品要求需兼顾光学成像原理与材料特性分析需求。以下是金相显微镜对样品的核心要求及具体说明：

一、表面平整度与光洁度

金相显微镜依赖反射光成像，样品表面平整度直接影响成像质量：

宏观平整：样品观察面需与载玻片平行，避免因倾斜导致图像局部失焦。例如，块状金属样品需通过机械抛光消除切割痕迹，确保表面无明显凹凸。

微观光洁：表面粗糙度需小于光学系统景深（通常为微米级），以减少散射光干扰。抛光后的样品应呈现镜面效果，可通过目视检查或干涉仪量化评估。

二、镶嵌与尺寸适配性

样品尺寸需与显微镜载物台兼容，同时满足观察需求：

尺寸限制：块状样品直径或边长通常不超过30毫米，厚度不超过10毫米；粉末或颗粒样品需镶嵌成规则块体。

镶嵌处理：小尺寸或易碎样品（如薄片、断口）需用热固性树脂（如酚醛树脂）或冷镶嵌料（如环氧树脂）固定，防止观察时移动或脱落。镶嵌后需暴露观察面，并确保边缘与树脂界面平滑过渡。

三、腐蚀与染色工艺控制

金相组织显示依赖化学腐蚀或染色处理，需精确控制工艺参数：

腐蚀剂选择：根据材料成分选择腐蚀剂，如钢铁常用4%硝酸酒精溶液，铝合金用Keller试剂。腐蚀时间需通过试验优化，避免过度腐蚀导致组织模糊或欠腐蚀导致特征不清晰。

染色技术：对相界面不清晰的材料（如某些非金属夹杂物），可采用电解染色或化学染色增强对比度。染色后需彻底清洗并干燥，防止残留液干扰观察。

四、清洁度与污染物控制

表面污染物会遮挡组织特征或引入假象：

去除油污：样品制备各环节（如切割、磨削）需使用无水乙醇或丙酮超声清洗，避免机油、切削液残留。

防止氧化：腐蚀后的样品需立即用流动水冲洗，并用吹风机冷风干燥，防止表面氧化层形成。长期保存的样品可浸入无水乙醇或真空封装。

五、厚度与透光性平衡（针对透射模式）

部分金相显微镜支持透射光观察，需控制样品厚度：

薄片样品：用于观察非金属夹杂物或孔隙的样品需减薄至50-100微米，确保透光性。减薄方法包括机械研磨、电解抛光或离子束减薄。

半透明处理：对厚样品，可通过双面抛光至半透明状态，结合反射光与透射光联合成像，增强组织层次感。

六、硬度与加工硬化控制

制备过程可能引入表面硬化层，需通过特定工艺消除：

避免过热：机械抛光时需控制压力与转速，防止局部温度升高导致组织变化。例如，钢铁样品抛光后可能形成0.1-1微米的变形层，需通过电解抛光去除。

*终处理：对硬度敏感材料（如高碳钢、钛合金），*后一道抛光需使用软质抛光布（如丝绸）与低浓度抛光液，减少表面损伤。

七、多相组织保留完整性

样品制备需避免组织改变或相脱落：

脆性相保护：含陶瓷相或第二相颗粒的材料（如金属基复合材料），需采用低应力切割与抛光方法，防止相界面剥离。例如，碳化硅颗粒增强铝基复合材料需使用金刚石切割片与胶体二氧化硅抛光液。

孔隙率保持：多孔材料（如泡沫金属）需避免制备过程中孔隙塌陷，可采用冷冻干燥或真空浸渍树脂固定孔隙结构。

八、标识与方向性记录

样品需明确标识观察方向与位置，确保结果可追溯：

方向标记：在样品边缘刻划箭头或字母，指示观察面取向（如横向、纵向、径向）。对各向异性材料（如轧制板材），方向标记可辅助分析织构演变。

位置记录：对大型构件（如涡轮叶片），需绘制取样位置图，并在显微照片中标注比例尺与方向，便于与宏观缺陷关联分析。