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。以下以镁合金为例对磨样和抛光的经验进行了简单总结。 镁合金的EBSD制样 1. 磨样 首先清洁砂纸,并在砂纸下面放置一块干净的玻璃片(如果担心玻璃片移动,可以在下面垫一块毛巾)。镁合金的磨样从粗砂纸(800目)开始逐渐磨到细砂纸(3000到5000目)。最初阶段使用800目到1500目的砂纸主要是为了将样品表面磨平,在保证与砂纸完全接触的前提下施加适量力度,但力度必须均匀。磨到1500目到3000目时,需要更加注意力度,应轻轻地以手臂搭在实验台上的力向前方向磨(听到蹭东西的声音而不是闷响),不能来回磨。每次更换砂纸时,需将试样旋转90度后再磨,这样可以更好地观察上一次磨痕的消除情况,提高消除磨痕的效果。然后用纸巾擦拭样品表面的残留粉末。只有当磨面上只留下单一方向均匀细磨痕及较浅的变形层时,才能进行抛光。 2.机械抛光 机械抛光步骤与制备金相试样的步骤相同,唯一的区别是在机械抛光后不进行腐蚀,而直接进行电解抛光。进行机械抛光时,先启动抛光机(由于镁合金较软,转速调至300r/min以内),将试样放置在装有抛光布的抛光盘上(抛光布材料通常为丝绸、毛绒或毛呢,使用时直接放在抛光盘上,并用压圈固定,可以适量加水使其与抛光盘连接紧密)。在抛光过程中不断喷洒抛光液(粗抛使用15~0.25μm的金刚石悬浮液,细抛一般使用1μm或者0.25μm的硅乳胶溶液配合金丝绒软布)。如果使用研磨膏进行抛光,应选择金刚石抛光膏,逐渐从大颗粒到小颗粒进行抛光。每次抛光后要仔细清洗抛光布,以免留下大颗粒形成深的抛痕。抛光过程中,施加的力度必须均匀,使样品表面与抛光布完全接触。完成细抛后,用金相显微镜观察,如果试样表面平整且没有明显深抛痕,可以进行水和酒精抛光,最后用酒精清洗样品,并迅速烘干。 3.电解抛光 在进行电解抛光之前,根据样品的材质、结构和组分选择合适的电解液。初学者可以参考他人使用过的电解液,观察其电解抛光效果。如果出现表面凹凸不平或只有部分区域出现菊池花样,说明电解抛光失败,需要降低电压或缩短电解时间。同样地,如果电压不够高或电解时间不够长,也无法得到理想的菊池花样,需要提高电压或延长电解时间。总之,具体的参数需要根据实际情况不断摸索和总结。 通过EBSD制样技术,我们可以更好地研究材料的微观结构和性质,为材料科学领域的发展做出贡献。然而,初学者在掌握EBSD制样技术过程中需耐心实践和摸索,并结合自己的样品特点进行适当调整,以获得准确而可靠的结果。
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