一種高強(qiáng)度高溫合金的透射試樣的磨制

實(shí)驗(yàn)材料：直徑為φ15㎜的一種高溫合金棒

圖1  高溫合金棒圖片

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：沈陽(yáng)科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MTI加熱平臺(tái)、UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)、GPC-50A磨拋控制儀、SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī)、UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)、砂紙、金剛石磨片。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

切割：將金屬棒和樹(shù)脂陶瓷墊板放在MTI加熱平臺(tái)上預(yù)熱，用石蠟棒將金屬試樣棒粘貼于樹(shù)脂陶瓷墊板上，用SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī)將粘貼后的金屬棒切割成厚度為0.4㎜的金屬片。

研磨：

方案一：用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)和GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行磨削，磨削試樣時(shí)研磨盤(pán)上選用砂紙進(jìn)行磨削。

首先將試樣片和磨拋控制儀上的載樣盤(pán)放在MTI加熱平臺(tái)上預(yù)熱，待載樣盤(pán)熱了后將固體石蠟涂抹到載樣盤(pán)和試樣上，將試樣用石蠟黏貼在載樣盤(pán)上，粘貼后的載樣盤(pán)如圖4所示。粘貼后將載樣盤(pán)裝回磨拋控制儀上，裝配后的磨拋控制儀如圖5所示。將裝配好的磨拋控制儀放到UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)上進(jìn)行磨屑，磨削過(guò)程如圖6所示。研磨拋光機(jī)的擺臂上的膠輪放在研拋控制儀的下部的中線位置，這樣在磨削過(guò)程中，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)試樣隨著研磨盤(pán)公轉(zhuǎn)的同時(shí)也隨著磨拋控制儀進(jìn)行自轉(zhuǎn)。磨拋控制儀在隨著研磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)要稍微轉(zhuǎn)出研磨盤(pán)一點(diǎn)，使試樣在隨研磨盤(pán)公轉(zhuǎn)的時(shí)候有較大的線速度，縮短試樣的研磨時(shí)間。但不可轉(zhuǎn)出過(guò)多，過(guò)多容易使試樣轉(zhuǎn)出研磨盤(pán)，不利于試樣的磨削，甚至?xí)p壞試樣。磨削時(shí)先用150#砂紙將試樣雙面粗磨到150μm，再用1000#砂紙將試樣進(jìn)行雙面磨到100μm，然后用2000#砂紙將試樣磨到30～50μm，在磨削過(guò)程中研磨盤(pán)的轉(zhuǎn)速控制在50轉(zhuǎn)左右即可，這樣可以使研磨盤(pán)對(duì)試樣有個(gè)較大的磨削力，磨削試樣時(shí)水滴的速度不可過(guò)快，過(guò)快會(huì)使試樣和砂紙之間行成一層薄薄的水膜，研磨時(shí)會(huì)減小砂紙對(duì)樣品的摩擦力，水滴的速度應(yīng)該保持4-5s滴一滴。磨拋控制儀的載樣盤(pán)粘貼試樣進(jìn)行磨削過(guò)程中是先將試樣的zui高點(diǎn)接觸砂紙進(jìn)行磨削，待zui高點(diǎn)磨削完之后再繼續(xù)向里面磨削，zui后將試樣磨削成厚度相同的試樣片。在進(jìn)行磨削過(guò)程中在對(duì)試樣一面磨削一小時(shí)后再對(duì)另一面用同樣型號(hào)的砂紙磨削一小時(shí)，保證磨削后的試樣兩面處于相同的狀態(tài)。每次翻面之前都要用千分尺對(duì)試樣厚度進(jìn)行測(cè)量，保證試樣厚度會(huì)在所要求的范圍之內(nèi)。后期試樣越薄越容易翹曲變形，所以每次粘貼試樣時(shí)注意盡量選用粘度較大的石蠟將樣品粘牢固，以防磨削時(shí)樣品翹起被壓卷曲。在粘貼樣品時(shí)盡量不要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)熱，因?yàn)榻饘倨^(guò)薄受熱也易發(fā)生變形。金屬的透射樣品zui后應(yīng)是一個(gè)薄的金屬平面，磨削后的樣品及尺寸如圖7所示。三個(gè)試樣的厚度都在40～50μm之間，符合透射電鏡樣品的要求。

方案二

    用UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)先對(duì)式樣進(jìn)行雙面粗磨減薄，減薄時(shí)樣品用載樣行星齒輪固定，下圖8為UNIPOL-160D和載樣行星齒輪的原始圖片及加工完盛試樣孔的行星齒輪的圖片。再用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)加GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行磨削減薄，磨削時(shí)研磨盤(pán)上選用金剛石磨片對(duì)試樣進(jìn)行磨削。

首先，在載樣行星齒輪（電木）上摳取大小與試樣大小相同的孔洞，載樣行星齒輪在研磨盤(pán)上需要對(duì)稱(chēng)擺放，以此來(lái)保證磨削時(shí)樣品會(huì)在同一對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)，而不會(huì)使磨盤(pán)在對(duì)稱(chēng)方向出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，載樣行星齒輪圖片如下圖所示，將載樣行星齒輪放在研磨盤(pán)上，將樣品放在載樣行星齒輪的孔洞處，放置好的齒輪與樣品如圖9所示。將研磨盤(pán)上盤(pán)放置好后啟動(dòng)雙面研磨拋光機(jī)，上盤(pán)和下盤(pán)向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪和樣品一起旋轉(zhuǎn)，從而使試樣上下表面同時(shí)被磨削。在磨削過(guò)程中滴料器不斷向磨料槽內(nèi)滴加磨料，UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)上磨盤(pán)和下磨盤(pán)都是鑄鐵盤(pán)，本身沒(méi)有磨削力，但在加入磨料后磨料與試樣、研磨盤(pán)之間發(fā)生滾動(dòng)摩擦，使試樣表面被磨削。鑄鐵盤(pán)表面有許多規(guī)則的溝槽，這些溝槽的作用是在研磨過(guò)程中儲(chǔ)存磨料，排除磨下的金屬屑。在粗磨減薄時(shí)為了獲得較大磨削力和較短的磨削時(shí)間，我們通常加入直徑比較大的磨料對(duì)樣品進(jìn)行磨削，這里我們選用w40（直徑為40μm）的磨料對(duì)試樣進(jìn)行磨削，因滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦的力度小，因此磨削的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。但磨削后的試樣表面無(wú)劃痕，而是磨砂的表面。磨削7小時(shí)后樣品厚度為150μm。

圖9 載樣行星齒輪在下研磨盤(pán)的放置位置及準(zhǔn)備好的研磨機(jī)的狀態(tài)

 UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)減薄至150μm后換用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)和GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行繼續(xù)磨削減薄，磨削減薄時(shí)研磨盤(pán)上用金剛石磨片對(duì)試樣進(jìn)行磨削。磨削前將試樣粘結(jié)在GPC-50A磨拋控制儀的載樣盤(pán)上的過(guò)程如方案一所述，研磨介質(zhì)換成金剛石磨片。首先用1200目的金剛石磨片對(duì)試樣的一面進(jìn)行減薄，磨削2小時(shí)后樣品厚度為125μm，再將樣品另一面粘貼到GPC-50A磨拋控制儀的載樣盤(pán)上進(jìn)行磨削，再磨削2小時(shí)后樣品的厚度減薄至100μm。接下來(lái)?yè)Q用2000目的金剛石磨片對(duì)樣品的一面進(jìn)行磨削減薄。單面磨削2小時(shí)減薄至70μm，再將另一面磨削兩小時(shí)減薄至40μm。接下來(lái)就可以對(duì)磨削完成的試樣片取φ3㎜的小圓片了。磨削后的試樣及其尺寸如圖10所示。

圖10 磨削后的樣品的厚度

由圖可見(jiàn)，3個(gè)試樣的厚度都在30～50μm之間，符合透射樣品的要求。接下來(lái)可以對(duì)磨削好的試樣片取φ3㎜的小圓片進(jìn)行接下來(lái)的精密減薄操作。