一種高強度高溫合金的透射試樣的磨制

實驗材料：直徑為φ15㎜的一種高溫合金棒

圖1  高溫合金棒圖片

實驗設備：沈陽科晶自動化設備有限公司生產的MTI加熱平臺、UNIPOL-802自動精密研磨拋光機、GPC-50A精確磨拋控制儀、SYJ-200自動精密切割機、UNIPOL-160D雙面研磨拋光機、砂紙、金剛石磨片。

實驗過程：

切割：將金屬棒和樹脂陶瓷墊板放在MTI加熱平臺上預熱，用石蠟棒將金屬試樣棒粘貼于樹脂陶瓷墊板上，用SYJ-200自動精密切割機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自動精密研磨拋光機和GPC-50A精確磨拋控制儀對試樣進行磨削，磨削試樣時研磨盤上選用砂紙進行磨削。

首先將試樣片和磨拋控制儀上的載樣盤放在MTI加熱平臺上預熱，待載樣盤熱了后將固體石蠟涂抹到載樣盤和試樣上，將試樣用石蠟黏貼在載樣盤上，粘貼后的載樣盤如圖4所示。粘貼后將載樣盤裝回磨拋控制儀上，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自動精密研磨拋光機上進行磨屑，磨削過程如圖6所示。研磨拋光機的擺臂上的膠輪放在研拋控制儀的下部的中線位置，這樣在磨削過程中，機器運轉時試樣隨著研磨盤公轉的同時也隨著磨拋控制儀進行自轉。磨拋控制儀在隨著研磨盤旋轉時要稍微轉出研磨盤一點，使試樣在隨研磨盤公轉的時候有較大的線速度，縮短試樣的研磨時間。但不可轉出過多，過多容易使試樣轉出研磨盤，不利于試樣的磨削，甚至會損壞試樣。磨削時先用150#砂紙將試樣雙面粗磨到150μm，再用1000#砂紙將試樣進行雙面磨到100μm，然后用2000#砂紙將試樣磨到30～50μm，在磨削過程中研磨盤的轉速控制在50轉左右即可，這樣可以使研磨盤對試樣有個較大的磨削力，磨削試樣時水滴的速度不可過快，過快會使試樣和砂紙之間行成一層薄薄的水膜，研磨時會減小砂紙對樣品的摩擦力，水滴的速度應該保持4-5s滴一滴。磨拋控制儀的載樣盤粘貼試樣進行磨削過程中是先將試樣的最高點接觸砂紙進行磨削，待最高點磨削完之后再繼續向里面磨削，最后將試樣磨削成厚度相同的試樣片。在進行磨削過程中在對試樣一面磨削一小時后再對另一面用同樣型號的砂紙磨削一小時，保證磨削后的試樣兩面處于相同的狀態。每次翻面之前都要用千分尺對試樣厚度進行測量，保證試樣厚度會在所要求的范圍之內。后期試樣越薄越容易翹曲變形，所以每次粘貼試樣時注意盡量選用粘度較大的石蠟將樣品粘牢固，以防磨削時樣品翹起被壓卷曲。在粘貼樣品時盡量不要對樣品進行預熱，因為金屬片過薄受熱也易發生變形。金屬的透射樣品最后應是一個薄的金屬平面，磨削后的樣品及尺寸如圖7所示。三個試樣的厚度都在40～50μm之間，符合透射電鏡樣品的要求。

方案二

    用UNIPOL-160D雙面研磨拋光機先對式樣進行雙面粗磨減薄，減薄時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自動精密研磨拋光機加GPC-50A精確磨拋控制儀對試樣進行磨削減薄，磨削時研磨盤上選用金剛石磨片對試樣進行磨削。

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上需要對稱擺放，以此來保證磨削時樣品會在同一對稱平面內，而不會使磨盤在對稱方向出現高低不平的現象，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。將研磨盤上盤放置好后啟動雙面研磨拋光機，上盤和下盤向相對方向旋轉，帶動齒輪和樣品一起旋轉，從而使試樣上下表面同時被磨削。在磨削過程中滴料器不斷向磨料槽內滴加磨料，UNIPOL-160D雙面研磨拋光機上磨盤和下磨盤都是鑄鐵盤，本身沒有磨削力，但在加入磨料后磨料與試樣、研磨盤之間發生滾動摩擦，使試樣表面被磨削。鑄鐵盤表面有許多規則的溝槽，這些溝槽的作用是在研磨過程中儲存磨料，排除磨下的金屬屑。在粗磨減薄時為了獲得較大磨削力和較短的磨削時間，我們通常加入直徑比較大的磨料對樣品進行磨削，這里我們選用w40（直徑為40μm）的磨料對試樣進行磨削，因滾動摩擦比滑動摩擦的力度小，因此磨削的時間相對較長。但磨削后的試樣表面無劃痕，而是磨砂的表面。磨削7小時后樣品厚度為150μm。

圖9 載樣行星齒輪在下研磨盤的放置位置及準備好的研磨機的狀態

 UNIPOL-160D雙面研磨拋光機減薄至150μm后換用UNIPOL-802自動精密研磨拋光機和GPC-50A精確磨拋控制儀對試樣進行繼續磨削減薄，磨削減薄時研磨盤上用金剛石磨片對試樣進行磨削。磨削前將試樣粘結在GPC-50A精確磨拋控制儀的載樣盤上的過程如方案一所述，研磨介質換成金剛石磨片。首先用1200目的金剛石磨片對試樣的一面進行減薄，磨削2小時后樣品厚度為125μm，再將樣品另一面粘貼到GPC-50A精確磨拋控制儀的載樣盤上進行磨削，再磨削2小時后樣品的厚度減薄至100μm。接下來換用2000目的金剛石磨片對樣品的一面進行磨削減薄。單面磨削2小時減薄至70μm，再將另一面磨削兩小時減薄至40μm。接下來就可以對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，3個試樣的厚度都在30～50μm之間，符合透射樣品的要求。接下來可以對磨削好的試樣片取φ3㎜的小圓片進行接下來的精密減薄操作。