متالوگرافي AL
متالوگرافي AL
متالوگرافي
يك نمونه كوچك كه از يك قطعه آلومينيومي جدا شده به شكل استوانه را در نظر بگيريد كه يك سطح تخت مناسب در يك طرف اين نمونه به وسيله اره كردن و سنگ زني آمده شده است روش معمول اين است كه اين نمونه در يك قرص پلاستيكي با قطر يك اينچ (25 ميليمتر) و ضخامت يك دوم اينچ نصب ميشود به طوري كه آن سطح از نمونه كه قرار است پوليش شود در يك طرف ريسك قرار بگيرد در يك روش براي توليد اين قرص نمونه در داخل يك قالب ساده استوانهاي قرار داده شده و سپس رزين اپوكسي مايع در داخل قالب ريخته ميشود اين مراحل به چهار مرحله مختلف طبقهبندي ميشود.
1) سايش فرم
2) پرداخت خشن
3) پرداخت نهايي
4) اچ كردن
در سه قسمت اول هدف اصلي كاهش ضخامت لايه تغيير شكل يافته زير سطح نمونه است عمليات برش سنگزني و سايش فلز نزديك به سطح را به شدت تغيير شكل ميدهند. ساختار واقعي فلز تنها زماني آشكار ميشود كه لايه تغيير شكل يافته كاملاً از روي سطح برداشته شود چون هر مرحله از آمادهسازي نمونه نيز به خودي خود باعث تغيير شكل در سطح ميشود، بنابراين در هر مرحله بايد از سائيدههاي نرمتر از قبلي استفاده شود هر سائيده سبب جدا شدن لايه تغيير شكل يافته ناشي از مرحله قبل ميشود در حالي كه همين سائيده يك لايه اعواجاج يافته با عمق كمتر نيز توليد ميكند.
سايش نرم در اين مرحله سطح نمونه با استفاده از پودرهاي كاربيد سيلسيم كه بر روي كاغذهاي مخصوص تعبيه شدهاند ساييده ميشود ممكن است نمونه به صورت دستي روي كاغذ سنبادهاي كه روي يك سطح تخت نظير يك تكه شيشه تخت قرار دارد ساييده شود همچنين ممكن است كاغذ سنباده روي سطح يك چرخدوار افقي و تخت چسبانيده شده و سپس نمونه متالوگرافي روي آن قرار داده شود در هر دو روش معمولاً از آب به عنوان يك روانساز استفاده ميشود كه باعث حمل ذرات جدا شده از سطح نيز ميشود چند نوع ساينده با شمارههاي 50، 100، 240، 400، 600، 800، 1000، 1200، 1500، 2000 كه در آنها به ترتيب اندازه ذرات كاربيد سيلسيم 000، 33، 000، 23، 17و... ميكرون ميباشد مورد استفاده قرار ميگيرند در هر يك از مراحل سايش اوليه نمونه به صورتي روي يك سطح حركت داده ميشود خراشها فقط در يك جهت تشكيل شود هنگام تعويض يك كاغذ سنباده نمونه به اندازه تقريبي 45 درجه دوران داده ميشود كه در نتيجه خراشهاي جديد تشكيل شده در روي سطح با خراشهاي قبلي زاويه ميسازند سايش تازه زماني ادامه مييابد كه خراشهاي تشكيل شده از مراحل قبل ناپديد شوند.
پرداختخ شن اين مرحله بسيار حساس است در حال حاضر ماده ساينده مورد استفاده براي عمليات پرداخت خشن آلومينا با اندازه تقريبي 05/0 ميكرون است كه در اين مرحله مقدار كمي از اين پودر با آب مخلوط شده و بر روي سطح يك چرخ دوار كه با يك پارچه نايلوني پوشيده است قرار ميگيرد. روانساز مورد استفاده در حين عمليات پرداخت روغني مخصوص است نمونه روي چرخ دوار با فشار قابل ملاحظهاي فشار داده ميشود در طول اين مرحله نمونه در يك محل خاص و ثابت روي چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه اي فشار داده ميشود و در طول اين مرحله نمونه در يك محل خاص ثابت روي چرخ پرداخت نگه داشته نميشود و در طول چرخ و درجهت مخالف دوران چرخ حركت داده ميشود در نتيجه عمل پرداخت با يكنواختي بالايي انجام ميشود ذرات آلومينا خاصيت داده ميشود در نتيجه عمل پرداخت با يكنواختي بالايي انجام ميشود ذرات آلومينا خاصيت برش شديدي داشته و در جدا كردن لايه عميق تغيير شكل يافته ناشي از عمليات سايش اوليه بسيار موثرند پودر آلومينا 5 ميكرون قادر به جداسازي لايه تغيير شكل يافته حاصل از ساينده كاربيد سيلسيم 17 ميكروني در مرحله آخر سايش اوليه است.
پرداخت نهايي در اين مرحله خراشهاي ظريف و لايههاي اعوجاج يافته بسيار ريز كه از مرحلة پرداخت خشن باقيماندهاند جدا ميشوند ماده پرداخت مورد استفاده اغلب پودر آلومينا از نوع گاما با اندازه دانه 05/0 ميكرون است اين پودر روي يك چرخ دورا پوشيده شده با پارچه ريخته شده و ازآب مقطر به عنوان روانساز استفاده ميشود برخلاف پارچه نايلوني بدون پرز استفاده شده در پوليش خشن پارچه مورد استفاده در مرحله عمومً پرزدار است چنانچه اين مرحله و مرحلة قبلي با وقت كافي انجام شوند سطحي عاري از خراش و تقريباً بدون هيچ لايه فلزي اعوجاج يافته قابل تشخيص تشكيل ميشود.
اچ كردن معمولاً در نمونه متالوگرافي ساختار دادهها پس از پايان عمليات پرداخت نهايي در زير ميكروسكوپ مشخص نيست ضخامت مرزدانههاي يك فلز در بهترين حالت در حد ضخامت چند اتم است در حالي كه توان آشكار سازي يك ميكروسكوپ بسيار كمتر از حد لازم براي تشخيص آنهاست تنها در فلزي كه بلورهايي با رنگهاي مختلف در تماس با يكديگر باشند، قابل رويت ساختن مرزدانهها نمونههاي متالوگرافي اچ ميشوند كه اين عمليات با فرو بردن سطح نمونه پوليش شده در يك محلول اچ ضعيف اسيدي يا قليايي انجام ميشود رايجترين محلول مورد استفاده براي آلومينيوم محلول 90 ميليليتري آب مقطر به اضافة 15 ميليليتر HCL و 10 ميليليتر HF ميباشد در بعضي حالات ميتوان عمل اچ را توسط مالش ملايك يك تكه پنبه آغشته به محلول اچ بر روي سطح انجام داد در هر صورت در نتيجه اين عمل مقداري از سطح فلز حل شده و از سطح خارج ميشود چنان چه محلول اچ مورد استفاده مناسب باشد سطح فلز به صورت يكنواخت حل نميشود گاهي عامل اچ كننده به مرز دانههاي سريعتر از سطح دانهها حمله ميكند ساير محلولهاي اچ، دانههاي مختلف را بر اساس جهت گيري آنها حل خواهند كرد.
پس از اچ كردن مرزهاب ه صورت پلههايي كم عمق در سطح ظاهر ميشوند.
جدارههاي عمودي اين پلهها نور را همانند سطوح بلوري نسبتاً صاف به عدسيهاي شيئي ميكروسكوپ منعكس نمي كنند و در نتيجه محل مرز بلوري در زير ميكروسكوپ قابل رويت ميشوند.