金相顯微鏡斷口分析技術

早在十七世紀初，人們就開始使用金相顯微鏡從事金屆材料斷口分析，井取得了較顯著的成就；尤其是對脆性解理斷口和疲勞斷口等形貌特征的觀察與分析其成果更為注目。這象由原來應用肉眼或放大鏡觀察斷口宏觀形貌階段，發(fā)展到以光學顯微鏡進行分析斷口的顯微形統(tǒng)的企相學階段。

1．金相顯微鏡觀察方法

在材料科學中使用的金相顯微鏡，其基本原理是通過試樣表面的反射光，觀察物體的表面狀態(tài)。由于材料表面的顯微組織、晶體結(jié)構(gòu)、化學成分、粗糙程度等不相同，因此光的反射情況不同而形成襯由如圖3—5所示。

光學顯微鏡的極限分辨本領受到可見光波長所限制，一般可由Payleigh判據(jù)結(jié)出，即：d＝0.61λ/（N•A）

式中：d為分辨率；

λ為可見光的波長

N．A為數(shù)值孔徑。

如果金相顯微鏡采用綠色濾光片時，k值可近似等于0.5μm，zui大的可允許數(shù)值孔徑N．A為1.4時，不可能分辨出小于0.2μm的精細構(gòu)結(jié)。由于存在著放大倍率低、焦點深度淺的固有缺點因此分桿的光學顯微鏡的試樣只限：尸平坦的斷口，而起伏較大的韌性斷口，就不能用光學顯微鏡來觀察與分析。

在斷裂失效分析中，金相顯微鏡主要是用來觀察材料的顯微組織及裂改的形寐等，它們均屬于金相分析的范疇，這里不詳述。在進行裂紋觀察時，不僅要觀察與分析裂紋本身的形態(tài)特征、定向、性質(zhì)及裂紋始末端的情況，而且還要觀察與分析裂紋周圍和法體的情況，裂紋兩側(cè)顯微硬度的變化、夾雜物的分布、裂紋內(nèi)的氧化物或腐蝕產(chǎn)物形態(tài)特征等內(nèi)容。

zui近應用光學顯微鏡觀察枝術取得新的進展，出現(xiàn)了可交焦泛透鏡組的新式光學顯微鏡；另外還可以來用塑料—碳復型技術．進行光學顯微鏡斷口形貌觀察。

2．應用的主要光學儀器

金相顯微鏡斷口分析技術使用的工具，主要是金相顯微鏡和雙鏡筒的立體顯微鏡等光學儀器。

由于金相顯微鏡的焦深較淺，因此要求所研究的斷口表面相當平整，乃至非常接近平面。這就是說，利用光學顯微鏡檢查崎嶇不平的斷口表面，通常是辦不到的。

用金相顯微鏡觀察斷口時，常用的倍宰為×100一×500左右。在應用金相處微镕分析研究斷口形貌特征時，需要在顯微境載物臺上安裝斷口試樣夾持裝置，以保證斷口觀察面傾斜拘度的任意調(diào)節(jié)，使斷口觀察的部分與顯微調(diào)光軸相垂直。

斷口的起伏形貌使得金相顯微鏡下的圖象很難*聚焦，也就是說，在金相顯微鏡下只能取得較小區(qū)域的清晰圖象。為了克服這個缺點，可用x400的光學顯微境下選取視野的極小區(qū)域拍攝聚熊照片，然后將這些同的視野照片中的聚焦部分剪切下免再把這些照片按照各個部紀的相對位置貼接成一張圖象。這種方法比較繁耽但是從擴大光學顯微鏡的用途來看，還是可取的。特別是對于那些目前還不具備電鏡的單位來說，更有實際意義。

另——種光學顯微鏡是雙筒立體顯微鏡，它通常使用的倍率為×l一×100，并且立體感強，可配照相設備。

zui近Mclachin研制了一種聚焦深度較大的光學顯微鏡，可用來分析研究顯微斷口形貌。

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