鑄造Al-Si合金的(de)金相樣(yang)品制(zhi)備(bei)

鑄造Al-Si合金的(de)金相樣(yang)品制(zhi)備(bei)
摘要(yao)：Al及其合金具(ju)有重量(liang)輕(qing)、強(qiang)度(du)/重量(liang)比(bi)高(gao)、耐腐蝕(shi)性(xing)好、加(jia)工性(xing)能(neng)優良和成本(ben)合(he)理等(deng)特點。
通(tong)過合金化、冷(leng)作(zuo)硬化和時(shi)效(xiao)沈(chen)澱強(qiang)化可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)其強(qiang)度(du)。鑄造鋁合金和(he)變(bian)形(xing)鋁合金在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)已(yi)經(jing)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。本(ben)篇TECH-NOTES介紹(shao)鑄造Al-Si合金的(de)樣(yang)品制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)。
Al及其合金具(ju)有重量(liang)輕(qing)、強(qiang)度(du)/重量(liang)比(bi)高(gao)、耐腐蝕(shi)性(xing)好、加(jia)工性(xing)能(neng)優良和成本(ben)合(he)理等(deng)特點。通(tong)過合金化、冷(leng)作(zuo)硬化和時(shi)效(xiao)沈(chen)澱強(qiang)化可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)其強(qiang)度(du)。鑄造鋁合金和(he)變(bian)形(xing)鋁合金在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)已(yi)經(jing)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。本(ben)篇TECH-NOTES介紹(shao)鑄造Al-Si合金的(de)樣(yang)品制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)。

我們(men)選(xuan)擇了(le)三種(zhong)成分的Al-Si合(he)金進行研究，它(ta)們(men)的含Si量(liang)分別為(wei) 7.15, 11.82 和 19.85% ，其中(zhong)加(jia)入了(le)少(shao)量(liang)的(de)Cu, Fe, Mg, Ti 和(he) Zn（ Al-7.15% Si 合(he)金含有 0.32% Mg,其余(yu)為(wei)雜質(zhi)元素）。樣品都(dou)取自薄壁的鑄件(jian)，其厚度(du)均不超(chao)過12mm（0.5inch）。我們(men)對(dui)三(san)種(zhong)成(cheng)分的Al-Si合(he)金分別是(shi)：亞共(gong)晶的（7.15% Si）, 共(gong)晶的（11.82% Si）和(he)過共(gong)晶的 （19.85% Si）合(he)金樣(yang)品進行研究。Al-7.15%Si合金鑄件(jian)中(zhong)有壹(yi)定數(shu)量(liang)很(hen)明(ming)顯(xian)的(de)縮孔，其他(ta)兩(liang)種合金樣(yang)品只是(shi)包含很少(shao)的可(ke)以(yi)忽(hu)略不計的(de)縮孔。在(zai)過共(gong)晶合金樣(yang)品中(zhong)可(ke)以(yi)見到由於切(qie)割(ge)和磨(mo)削造(zao)成(cheng)的較(jiao)大的塊(kuai)狀初晶矽破碎用(yong)於研(yan)究如(ru)何控(kong)制(zhi)浮(fu)凸(tu)問(wen)題(ti)。

傳(chuan)統的(de)方(fang)法(fa)：
三十(shi)年前，當(dang)我(wo)剛參(can)加(jia)工作(zuo)時(shi)，當(dang)時(shi)制(zhi)備(bei)Al合金樣(yang)品的(de)方(fang)法(fa)如(ru)表1所(suo)示(shi)，通(tong)常(chang)使用(yong)不同粗(cu)細的(de)SiC砂紙進行磨(mo)削，然(ran)後用(yong)壹步(bu)或兩步(bu)的金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)劑(ji)進行拋光(guang)，zui後壹步(bu)用(yong)MgO拋光(guang)膏進行zui終拋光(guang)。這(zhe)些步(bu)驟(zhou)都(dou)是(shi)由手工完(wan)成(cheng)的(de)。將樣品（六(liu)個直(zhi)徑(jing)30mm）放(fang)在(zai)樣品卡(ka)持器(qi)上，從(cong)120到600 grit（ANSI/CAMI）用(yong)五(wu)步SiC砂紙進行磨(mo)削，使用(yong)水(shui)作(zuo)為(wei)潤(run)滑(hua)劑(ji)。然(ran)後是(shi)兩步的金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏，zui後將非常(chang)粘(zhan)稠(chou)的(de)1um的(de)MgO拋(pao)光(guang)膏塗抹(mo)在(zai)RAYVEL® 拋光(guang)布上進行zui終拋光(guang)。“Kitten Ear” 拋光(guang)布現在(zai)已(yi)經(jing)不再使用(yong)，但是(shi)三十(shi)年前在(zai)Al合金樣(yang)品制(zhi)備(bei)中(zhong)應(ying)用(yong)卻十(shi)分普遍(bian)。

由於潮濕的MgO容易形(xing)成(cheng)碳酸(suan)鎂(mei)導致樣品上(shang)劃(hua)痕(hen)產(chan)生(sheng)，所(suo)以(yi)在(zai)使用(yong)後壹定(ding)要(yao)*清(qing)洗(xi)拋光(guang)布，使用(yong)（1：1）稀(xi)釋(shi)後的HCL水(shui)溶(rong)液清(qing)洗(xi)拋光(guang)布，殘留在(zai)拋光(guang)布上的(de)這(zhe)種溶(rong)液可(ke)以(yi)防(fang)止碳酸(suan)鎂(mei)形成。壹旦(dan)拋(pao)光(guang)布上形(xing)成碳酸(suan)鎂(mei)，將導致(zhi)樣品上(shang)產(chan)生(sheng)劃(hua)痕(hen)。對(dui)於大(da)多(duo)數(shu)金屬(shu)，使用(yong)0.3um的α氧(yang)化鋁和(he)0.05um的(de)γ氧化鋁用(yong)於zui終拋光(guang)是(shi)*可(ke)以(yi)的(de)，但是(shi)這(zhe)樣的(de)方(fang)法(fa)卻不適(shi)合於Al合(he)金，振(zhen)動拋(pao)光(guang)常(chang)常(chang)用(yong)於Al合(he)金的(de)zui終拋光(guang)。Samuels建議當使用(yong)振(zhen)動拋(pao)光(guang)機時(shi)，在(zai)MgO拋光(guang)劑(ji)中(zhong)加(jia)入壹些磷酸(suan)氫(qing)二鈉-檸檬酸(suan)緩(huan)釋(shi)劑(ji)溶液或者丙(bing)二醇（2份）+水(shui)（1份(fen)）防止碳酸(suan)鎂(mei)形成。事(shi)實證明這(zhe)些添(tian)加(jia)劑(ji)對(dui)於防(fang)止(zhi)碳酸(suan)鹽(yan)形成(cheng)具(ju)有很(hen)好的(de)功效。Cu和(he)Cu合金，如(ru)青銅，不適(shi)於用(yong)作拋(pao)光(guang)機的拋(pao)光(guang)盤，因為(wei)令(ling)人討厭的(de)電鍍反(fan)應(ying)將導致(zhi)樣品表(biao)面被(bei)鍍銅，因此通常(chang)使用(yong)Al合金或不銹(xiu)鋼(gang)作為(wei)拋光(guang)機的拋(pao)光(guang)盤。

圖1. 所示(shi)，使用(yong)傳統的(de)拋光(guang)方(fang)法(fa)樣品制(zhi)備(bei)的效(xiao)果 （a） Al-7.15% Si,（b） Al-11.82% Si和(he)（c） Al-19.85% Si （200x 0.5% HF 侵蝕）。
圖 1 a, b 和 c 顯(xian)示(shi)使用(yong)傳統制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa) （表 1） ，三(san)種(zhong)Al合(he)金的(de)顯(xian)微(wei)組織，侵蝕劑(ji)為(wei)0.5% HF.水(shui)溶(rong)液，顯(xian)微(wei)組織清(qing)晰(xi)可(ke)辨，*可(ke)以(yi)滿(man)足對(dui)生(sheng)產(chan)質(zhi)量(liang)評價(jia)的要(yao)求，但是(shi)還有美(mei)中(zhong)不足之處。首(shou)先，可(ke)以(yi)看(kan)到Si的(de)顆粒(li)嵌(qian)入到基(ji)體(ti)中(zhong)，尤其是(shi)Al-19.85% Si那(na)個(ge)樣品。圖 1c. 中(zhong)明(ming)顯(xian)可(ke)見樣品制(zhi)備(bei)過程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)損傷仍(reng)舊(jiu)存(cun)在(zai)。初晶Si周(zhou)圍(wei)存(cun)在(zai)浮凸(tu)，雖(sui)然(ran)不太(tai)嚴(yan)重。
事(shi)實表(biao)明，在(zai)Al合金試(shi)樣(yang)中(zhong)Si顆粒(li)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)浮凸。通常(chang)這(zhe)種浮(fu)凸(tu)現(xian)象(xiang)隨著(zhe)合(he)金成(cheng)分的變(bian)化而改(gai)變(bian)，同時(shi)也與(yu)使用(yong)細顆粒(li)砂紙有關(guan)。

圖 2.五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa) （表 2） 其中(zhong)第(di) 2-5步采用(yong)反向(xiang)， （a） Al - 7.15% Si 合(he)金和(he) （b） Al - 11.82% Si 拋(pao)光(guang)效果良(liang)好，（c 和 d） Al - 19.85% Si 樣品，其效果不佳(jia) （200x, 0.5% HF 侵蝕，拋(pao)光(guang)態）.
PRESSLAM 1.0德(de)國賀(he)利(li)氏古莎(sha)Heraeus Kulzer半自動熱(re)鑲(xiang)嵌(qian)機 
Technomat德(de)國賀(he)利(li)氏Heraeus壓力(li)鍋(guo) 

現(xian)代(dai)的方(fang)法(fa)
幸運的(de)是(shi)現在(zai)有許(xu)多(duo)可(ke)供(gong)選(xuan)擇的(de)方(fang)法(fa)和材(cai)料(liao)能(neng)夠用(yong)於Al合(he)金樣(yang)品制(zhi)備(bei),而且(qie)制(zhi)備(bei)步驟(zhou)更少(shao)。 *個實(shi)例展(zhan)示(shi)的(de)是(shi)用(yong)五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)得到(dao)質(zhi)量(liang)非(fei)常(chang)好（印(yin)刷(shua)質(zhi)量(liang)）的(de)壹(yi)個(ge)樣(yang)品。 後面還有四步和三步(bu)制(zhi)備(bei)樣品插圖，由於制(zhi)備(bei)步驟(zhou)減少(shao)，樣品制(zhi)備(bei)質(zhi)量(liang)也有所(suo)降低。

五(wu)步樣品制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：
*步樣(yang)品磨(mo)平 （磨(mo)平使用(yong)自動(dong)拋(pao)光(guang)機）,這(zhe)裏有幾(ji)種選(xuan)擇：
使用(yong) 30μm 樹脂粘(zhan)結(jie)的ULTRA-PREP金剛(gang)石(shi)磨(mo)盤，其圖示(shi)參(can)見以(yi)前的(de)TECH-NOTES。 對(dui)於合(he)金，ULTRA-PREP 金剛(gang)石(shi)磨(mo)盤，如(ru)表2所(suo)示(shi)。第(di)二步至(zhi)第(di)五(wu)步磨(mo)盤選(xuan)擇“反(fan)向”，也就是(shi)拋光(guang)機的磨(mo)盤與(yu)動力(li)頭(tou)反向(xiang)旋轉，這(zhe)樣比(bi)“同向”，拋(pao)光(guang)機的磨(mo)盤與(yu)動力(li)頭(tou)同向旋(xuan)轉，材(cai)料(liao)去除率更(geng)高(gao)。（圖2a-c） 所示(shi) 采(cai)用(yong)此方(fang)法(fa)對(dui)於7.15 和(he)11.82% Si樣(yang)品效(xiao)果很(hen)好。但(dan)是(shi)對(dui)於Al-19.85% Si合(he)金卻不盡(jin)然(ran)，在(zai)該(gai)樣品上(shang)的初晶Si的邊(bian)緣有輕(qing)微的(de)浮凸(tu)，在(zai)某些初晶Si上甚(shen)至(zhi)偶爾有裂紋(wen)產(chan)生(sheng)， 參(can)見（圖 2d）， 這(zhe)是(shi)由於在(zai)第(di)二步使用(yong)了(le)反向(xiang)。如(ru)果對(dui)於Al-19.85% Si合(he)金在(zai)第(di)二步使用(yong)同向，其效果就要好(hao)的多(duo)。圖 3.第(di)三步也選(xuan)擇同向，同時(shi)，增(zeng)加(jia)每個樣(yang)品上(shang)的壓(ya)力(li)到9 lb. （40N）， 這(zhe)樣在(zai)第(di)四步和第(di)五(wu)步控(kong)制(zhi)浮(fu)凸(tu)的(de)產(chan)生(sheng)。在(zai)這(zhe)些樣(yang)品的(de)α相上(shang)沒有任(ren)何劃(hua)痕(hen)和(he)顆粒(li)的(de)嵌(qian)入。
圖 3. 第(di)二步采用(yong)同向拋(pao)光(guang)時(shi)，在(zai)初晶SI的顆粒(li)上(shang)沒有任(ren)何劃(hua)痕(hen)和(he)浮凸 （Al-19.85% Si） （200x, 0.5% HF 侵蝕）。

也可(ke)以(yi)用(yong)其他(ta)制(zhi)備(bei)表面(mian)替代(dai)*步的(de)磨(mo)平，例如(ru)*步使用(yong)PLANARMET™AL120-grit Al2O3 水(shui)砂紙，其效果也不錯(cuo)。同樣, 也可(ke)以(yi)在(zai)*步使用(yong) SiC 砂紙。第(di)五(wu)步用(yong)MASTERTEX® 或者MICROCLOTH® 拋(pao)光(guang)布取代(dai) CHEMOMET® 拋光(guang)布，拋光(guang)效果相當(dang)不錯(cuo)。

四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：
如(ru)果采(cai)用(yong)四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)要得(de)到(dao)的(de)樣品是(shi)非常(chang)困難(nan)的，但(dan)是(shi)對(dui)於Al合(he)金還是(shi)可(ke)行的。若(ruo)是(shi)想要(yao)在(zai)切(qie)割(ge)和磨(mo)平階(jie)段殘余(yu)損傷層(ceng)zui小，zui簡單的方(fang)法(fa)是(shi)*步磨(mo)平步(bu)驟(zhou)使用(yong)240-grit SiC 砂紙，大(da)多(duo)數(shu)情況(kuang)*步使用(yong)320-grit SiC 砂紙。 如(ru)果切(qie)割(ge)造成(cheng)的損傷層(ceng)很小的話(hua)，像使用(yong)砂輪片(pian)切(qie)割(ge)，然(ran)後使用(yong) 240 或 320 grit 砂紙。 砂紙的(de)粒(li)度(du)要足夠粗(cu)，以(yi)便(bian)在(zai)合理(li)的(de)時(shi)間(jian)內去除損傷層(ceng)。但是(shi)*步如(ru)果采(cai)用(yong)粗(cu)顆粒(li)的(de)砂紙，其本(ben)身(shen)也會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大的損傷。 這(zhe)些損傷必(bi)須(xu)在(zai)下(xia)壹(yi)步(bu)予以(yi)去除。因此，是(shi)否采用(yong)三步(bu)或四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)取決與(yu)切(qie)割(ge)產(chan)生(sheng)的(de)損傷層(ceng)是(shi)否zui小，如(ru)果使用(yong)帶鋸(ju)切(qie)割(ge)樣品的(de)話 ，或者類(lei)似(si)的(de)切(qie)割(ge)方(fang)式(shi)的話(hua)，如(ru)果還是(shi)采用(yong)三步(bu)或四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)，那(na)就很不明(ming)智(zhi)了(le)。

表3 顯(xian)示(shi)是(shi)四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)，ULTRA-POL™ （絲(si)質(zhi)） 拋光(guang)布被認(ren)為(wei)是(shi)第(di)二步的制(zhi)備(bei)表面(mian)，使用(yong) ULTRA-PAD™ 或者 Nylon 拋(pao)光(guang)布也不錯(cuo)。 在(zai)四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)，更(geng)需(xu)要註意的是(shi)在(zai)第(di)二步選(xuan)擇同向。否則對(dui)於過共(gong)晶的Al-19.85%Si合(he)金，在(zai)初晶 Si 顆粒(li)的(de)周(zhou)圍(wei)將產(chan)生(sheng)嚴(yan)重的浮(fu)凸(tu)。如(ru)圖4所示(shi)，對(dui)於含Si量(liang)較(jiao)低的另外兩種合(he)金和(he)大(da)多(duo)數(shu)Al合(he)金都(dou)不會(hui)有問(wen)題(ti)。 在(zai)這(zhe)個實(shi)例中(zhong)，第(di)二步采用(yong)同向拋(pao)光(guang)，制(zhi)備(bei)表面(mian)使用(yong)ULTRA-POL 拋光(guang)布，其拋光(guang)效果非(fei)常(chang)出(chu)色(se)，如(ru)圖 -c 所示(shi)。使用(yong)ULTRA-PAD 拋光(guang)布其效果也不錯(cuo)。使用(yong)Nylon 拋光(guang)布在(zai)第(di)二步和第(di)三步效果也很好。第(di)四步使用(yong) MASTERTEX 或者MICROCLOTH 拋(pao)光(guang)布*可(ke)以(yi)實(shi)現類似(si)的(de)拋光(guang)效果的(de)。

盡(jin)可(ke)能(neng)在(zai)*步使用(yong) 320-grit SiC 砂紙。 如(ru)前所(suo)示(shi)，對(dui)於過共(gong)晶的Al合(he)金，第(di)二步拋光(guang)采用(yong)同向。對(dui)於其他(ta)種(zhong)類的Al合(he)金，采(cai)用(yong)同向或反向(xiang)均可(ke)，這(zhe)種改(gai)變(bian)由用(yong)戶(hu)根(gen)據(ju)合(he)金成(cheng)分來決定。
在(zai)三步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)，第(di)三步zui困難(nan)。合理(li)的選(xuan)擇是(shi)使用(yong) 1μm金剛(gang)石(shi)，使用(yong)二氧化矽可(ke)能(neng)拋光(guang)步驟(zhou)跨度(du)太(tai)大(da) （材(cai)料(liao)去除率太(tai)低）。與(yu) 1μm 金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)劑(ji)其所配(pei)合的(de)制(zhi)備(bei)表面(mian)的選(xuan)擇更(geng)關鍵(jian). 選(xuan)用(yong)無(wu)毛(mao)的拋光(guang)布可(ke)以(yi)獲得光(guang)亮平整的樣品表(biao)面和(he)高的(de)材料(liao)去除速率。但(dan)是(shi)樣品表(biao)面會(hui)出(chu)現(xian)劃(hua)痕(hen)和(he)脫落現象(xiang)。使用(yong)中(zhong)等(deng)長度(du)的有毛(mao)拋光(guang)布可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)劃(hua)痕(hen)，zui大(da)程(cheng)度(du)減少(shao)脫落和其他(ta)損傷，同時(shi)不會(hui)產(chan)生(sheng)嚴(yan)重的浮(fu)凸(tu)。
Technotherm德(de)國賀(he)利(li)氏古莎(sha)Heraeus Kulzer熱(re)鑲(xiang)嵌(qian)樹脂 
Technovit 5071德(de)國賀(he)利(li)氏古莎(sha)Heraeus可(ke)溶(rong)型(xing)冷(leng)鑲(xiang)嵌(qian)樹脂

圖5. 四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：第(di)二步采用(yong)同向拋(pao)光(guang)，制(zhi)備(bei)表面(mian)為(wei)ULTRA-POL 拋光(guang)布, a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和 c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF 侵蝕）。
Al-Si合(he)金的(de)三(san)步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)使用(yong)金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)液，但是(shi)從(cong)我們(men)以(yi)前的(de)經(jing)驗(yan)而知(zhi)：金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)劑(ji)顆粒(li)會(hui)嵌(qian)入到Al合(he)金樣(yang)品上(shang)，對(dui)於純(chun)度(du)相對(dui)較(jiao)高(gao)的(de)純(chun)鋁尤其如(ru)此。所(suo)以(yi)要(yao)選(xuan)用(yong)金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏，如(ru)果樣(yang)品制(zhi)備(bei)步驟(zhou)如(ru)下(xia)：*步(bu) 240-grit SiC 砂紙，第(di)二步和第(di)三步分別為(wei) 9- 和 1-μm 金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)液，此時(shi)樣(yang)品的(de)拋光(guang)質(zhi)量(liang)還是(shi)可(ke)以(yi)接受(shou)的(de)，樣(yang)品上(shang)金剛(gang)石(shi)顆粒(li)的(de)嵌(qian)入非常(chang)嚴(yan)重。 參(can)見圖 6a-c. 在(zai)拋光(guang)態下(xia)，金剛(gang)石(shi)顆粒(li)很(hen)容(rong)易(yi)被(bei)找(zhao)到，即便(bian)侵蝕後通常(chang)在(zai)初生(sheng)α相上(shang)金剛(gang)石(shi)顆粒(li)也清(qing)晰(xi)可(ke)見。這(zhe)些嵌(qian)入的顆粒(li)在(zai)α共(gong)晶Si上也可(ke)以(yi)看(kan)見，但是(shi)侵蝕後就不容(rong)易找(zhao)到了(le)。這(zhe)個實(shi)驗(yan)使用(yong)類似(si)的(de)拋光(guang)劑(ji)並重復(fu)使用(yong)拋光(guang)布，就會(hui)得(de)到(dao)差(cha)不多(duo)相同的結(jie)果。可(ke)是(shi)如(ru)果在(zai)第(di)二步使圖 4. 四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：第(di)二步采用(yong)反向(xiang)拋(pao)光(guang)，在(zai)初晶Si顆粒(li)的(de)邊(bian)緣處(chu)產(chan)生(sheng)的(de)損傷，制(zhi)備(bei)表面(mian)是(shi)ULTRA-POL拋光(guang)布 （Al-19.85% Si, 200x, 0.5% HF侵蝕）。

三(san)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：
三步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)的(de)*步(bu)和(he)第(di)二步基(ji)本(ben)與(yu)四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)相同。 切(qie)割(ge)過程(cheng)所產(chan)生(sheng)的(de)損傷層(ceng)要zui小，這(zhe)是(shi)減少(shao)制(zhi)備(bei)過程(cheng)的關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。切(qie)割(ge)：載(zai)精密切(qie)割(ge)機使用(yong)超(chao)薄(bo)的砂輪片(pian)，如(ru)：ACU-THIN™ 切(qie)割(ge)片(pian)或金剛(gang)石(shi)切(qie)割(ge)片(pian)這(zhe)是(shi)保證損傷層(ceng)zui小用(yong) 9μm多(duo)晶金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)液METADI® SUPREME，其步驟(zhou)如(ru)表4所(suo)示(shi)。第(di)三步使用(yong)1μm要是(shi)顆粒(li)細(xi)小(xiao)的(de)金剛(gang)石(shi)造(zao)成，因此推(tui)薦(jian)使用(yong)拋光(guang)膏而不是(shi)拋光(guang)液，對(dui)於純(chun)Al和合(he)金含量(liang)較(jiao)少(shao)的Al合(he)金，尤其是(shi)在(zai)1μm 金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)步驟(zhou)更應(ying)如(ru)此。

表(biao) 4 所示(shi)，是(shi)我們開發(fa)的(de)用(yong)於Al合(he)金的(de)三(san)步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)。如(ru)果僅(jin)在(zai)第(di)三步上使用(yong)金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏其表面質(zhi)量(liang)要(yao)比(bi)四步和五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)要差(cha)。
在(zai)Al-7.15% Si 合金中(zhong)的(de)縮孔不再像四步或五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)那(na)樣(yang)清(qing)晰(xi)可(ke)見了(le)，而且(qie)可(ke)以(yi)看(kan)到壹(yi)些劃(hua)痕(hen)雖(sui)然(ran)不是(shi)很多(duo)。α枝(zhi)晶上也出(chu)現(xian)了(le)塑性(xing)流(liu)變(bian)現(xian)象(xiang)，並且(qie)在(zai)共(gong)晶Si上可(ke)見到條狀的彗星拖(tuo)尾(wei)的現(xian)象(xiang)，參(can)見圖7，但是(shi)對(dui)於壹(yi)般(ban)的日常(chang)生(sheng)產(chan)檢測(ce)，這(zhe)樣的(de)效(xiao)果(guo)也還算令(ling)人滿(man)意(yi)。因此，我們決定在(zai)拋光(guang)布上塗(tu)抹(mo)1μm 金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏, 使用(yong) METADI Fluid拋光(guang)潤(run)滑(hua)劑(ji)濕潤(run)拋(pao)光(guang)布，拋光(guang)時(shi)，在(zai)拋光(guang)布上加(jia)入MASTERMET® 二氧化矽拋光(guang)液。這(zhe)樣具(ju)有雙重磨(mo)拋(pao)的效(xiao)果。過去，這(zhe)種方(fang)法(fa)在(zai)某些材(cai)料(liao)上得(de)到成功的應(ying)用(yong)，效果(guo)相當(dang)不錯(cuo)。拋(pao)光(guang)效果圖參(can)見圖 8a-c.
圖 7. 三步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：240-grit SiC 砂紙, 9 和(he)1-μm 金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏 （a） 在(zai)Al - 7.15% Si 合金中(zhong)，縮孔周(zhou)圍(wei)的(de)劃(hua)痕(hen)和(he)塑性(xing)流(liu)變(bian), （b） Al - 11.82% Si合(he)金中(zhong)，在(zai)α枝(zhi)晶上的(de)塑性(xing)流(liu)變(bian)和(he)（c） Al -19.85% Si 合金中(zhong)，彗星拖(tuo)尾(wei)損傷 （200x, 0.5% HF）其他(ta)的(de)種類的(de)制(zhi)備(bei)表面(mian)如(ru)： Nylon、ULTRA-PAD 和 TRIDENT™ 拋(pao)光(guang)布用(yong)於第(di)二步和第(di)三步上是(shi)可(ke)以(yi)的(de)。但是(shi)，在(zai)過共(gong)晶合金中(zhong)的(de)初晶Si顆粒(li)的(de)周(zhou)圍(wei)會(hui)產(chan)生(sheng)浮(fu)凸，對(dui)於日常(chang)生(sheng)產(chan)檢測(ce)這(zhe)也許不是(shi)問題(ti)，對(dui)於Si含量(liang)低的合(he)金這(zhe)種制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)是(shi)可(ke)以(yi)接受(shou)的(de)。 TEXMET® 1000 也可(ke)以(yi)用(yong)於第(di)二步，初晶Si周(zhou)圍(wei)的(de)表(biao)面(mian)非常(chang)平。但(dan)是(shi)，樣品上(shang)有劃(hua)痕(hen)存(cun)在(zai)。劃(hua)痕(hen)不是(shi)很嚴(yan)重。 第(di)二步也可(ke)以(yi)使用(yong) 6 和 3μm金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)劑(ji)，但是(shi)二者的拋光(guang)效果都(dou)不如(ru)使用(yong)9μm 效果(guo)好(hao)。使用(yong)MASTERTEX 和 CHEMOMET® 拋(pao)光(guang)布拋光(guang)結(jie)果還不錯(cuo)，其效果參(can)見（圖 9所示(shi) 第(di)三步使用(yong)MASTERTEX 拋光(guang)布）。

圖 6. 三步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：使用(yong)9-和 1-μm d多(duo)晶金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)液： a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和c） Al-19.85% Si （500x, 0.5% HF 侵蝕）。
Technotherm德(de)國賀(he)利(li)氏古莎(sha)Heraeus Kulzer鑲(xiang)嵌(qian)樹脂 
CN-64709046德(de)國賀(he)利(li)氏古莎(sha)Heraeus Kulzer泰克(ke)諾(nuo)曼(man)TECHNOMAT冷(leng)鑲(xiang)嵌(qian)壓(ya)力(li)鍋(guo)不銹(xiu)鋼(gang)高壓(ya)鍋(guo)

圖 8. 三步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：第(di)三步采用(yong)MICROCLOTH 拋光(guang)布，使用(yong)1μm金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏+ MASTERMET 2 二氧化矽拋光(guang)液a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和 c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF侵蝕）。
五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：第(di)五(wu)步在(zai)CHEMOMET拋光(guang)布上使用(yong)MASTERPREP™ 氧化鋁拋(pao)光(guang)液，其效果相當(dang)不錯(cuo):（a） Al-7.15% Si; （b） Al-11.82% Si; 和(he) （c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF 侵蝕）。
A）. Al-7.15% Si枝(zhi)晶偏析 B）Al-19.85% Si, 註意在(zai)初晶Si周(zhou)圍(wei)和(he)基(ji)體(ti)組織上的(de)偏析（ 200x， Weck’s 彩色(se)侵蝕劑(ji)）

結(jie)論：
鑄造 Al-Si 合金的(de)樣(yang)品制(zhi)備(bei)是(shi)對(dui)金相工作(zuo)者(zhe)的(de)挑戰(zhan)，保證切(qie)割(ge)階段產(chan)生(sheng)的(de)損傷層(ceng)zui小非常(chang)必要(yao)，對(dui)於三(san)步(bu)和四步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)尤其重要。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)嵌(qian)入問題(ti)，要(yao)盡(jin)量(liang)不要(yao)使用(yong)顆粒(li)細(xi)小(xiao)的(de)SiC砂紙，使用(yong)粗(cu)顆粒(li)的(de)SiC砂紙是(shi)可(ke)以(yi)的(de)，在(zai)磨(mo)平階(jie)段可(ke)以(yi)使用(yong)不同的制(zhi)備(bei)表面(mian)， 使用(yong)240-grit SiC 砂紙, PLANARMET AL 120-grit 氧(yang)化鋁砂紙和(he) 30μm 樹脂粘(zhan)結(jie)的金剛(gang)石(shi)磨(mo)盤效(xiao)果都(dou)不錯(cuo)， 240-gritSiC 砂紙使用(yong)壽命(ming)zui短, 樹脂粘(zhan)結(jie)的金剛(gang)石(shi)磨(mo)盤壽(shou)命(ming)zui長。五(wu)步, 四步和三步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)都(dou)可(ke)以(yi)使用(yong)各種(zhong)制(zhi)備(bei)表面(mian)。采用(yong)現代(dai)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)與(yu)傳統的(de)八步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)的效(xiao)果(guo)相媲美(mei)。細小(xiao)的金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)液使樣品容(rong)易產(chan)生(sheng)嵌(qian)入。zui終拋光(guang)使用(yong)二氧化矽比(bi)氧(yang)化鎂效(xiao)果(guo)更好。三(san)步(bu)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)的(de)第(di)三步采用(yong)雙重拋光(guang)步驟(zhou)，效果(guo)非(fei)常(chang)不錯(cuo)。
圖 9. 三步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)：第(di)三步采用(yong)MASTERTEX 拋光(guang)布，使用(yong)1μm金剛(gang)石(shi)拋(pao)光(guang)膏+ MASTERMET 2 二氧化矽拋光(guang)液a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和 c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF侵蝕）。

參(can)考文(wen)獻(xian)：
1. L. E. Samuels, Metallographic Polishing byMechanical Methods, 3rd ed., ASM, Metals Park,OH, 1982
問(wen)題(ti)1: 拋(pao)光(guang)時(shi)我(wo)使用(yong)二氧化矽拋光(guang)液，其效果很好(hao)。但(dan)是(shi)*清(qing)潔樣品卻很(hen)困難(nan)。您有什麽(me)建(jian)議？
回答(da): 為(wei)了(le)解(jie)決樣品清(qing)潔問題(ti),通(tong)常(chang)我在(zai)拋光(guang)結(jie)束前20秒(miao)停(ting)止(zhi)添(tian)加(jia)二氧化矽拋光(guang)液，還剩10秒鐘時(shi)我(wo)打(da)開水(shui)開(kai)關直(zhi)接沖(chong)洗(xi)拋光(guang)布。然(ran)後使用(yong)流(liu)水(shui)和(he)棉花清(qing)洗(xi)，這(zhe)樣妳(ni)就可(ke)以(yi)得(de)到清(qing)潔樣品表(biao)面了(le)。
問題(ti)2: 細(xi)小(xiao)的(de)氧(yang)化鋁拋(pao)光(guang)液通常(chang)用(yong)於許(xu)多(duo)金屬(shu)和(he)合(he)金的(de)zui終拋光(guang)步驟(zhou)，對(dui)於Al及其合金是(shi)否也可(ke)以(yi)使用(yong)氧化鋁拋(pao)光(guang)液？
回答(da): 在(zai)五(wu)步制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)中(zhong)，對(dui)於普通(tong)的(de)日常(chang)金相檢驗(yan)，使用(yong)0.05μm MASTERPREP γ氧化鋁拋(pao)光(guang)液替代(dai)二氧化矽拋光(guang)液*可(ke)以(yi)的(de)，但是(shi)在(zai)高放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)下(xia)會(hui)觀(guan)察到(dao)細(xi)的(de)拋光(guang)劃(hua)痕(hen)（見下(xia)圖）。對(dui)於Al及其合金使用(yong)二氧化矽拋光(guang)液拋光(guang)效果明(ming)顯(xian)好(hao)於氧(yang)化鋁。

問(wen)題(ti)3: 對(dui)於的(de)顯(xian)微(wei)組織研究是(shi)否可(ke)以(yi)使用(yong)彩色(se)侵蝕法(fa)？
回答(da): Al-Si合金相對(dui)簡(jian)單，不需(xu)要使用(yong)彩色(se)侵蝕法(fa)就可(ke)以(yi)很(hen)容易辨別Si的顆粒(li)。使用(yong)彩色(se)侵蝕法(fa)可(ke)以(yi)清(qing)晰(xi)顯(xian)示(shi)基(ji)體(ti)組織偏析，但是(shi)對(dui)於共(gong)晶成分合金其效果不是(shi)很明顯(xian)。下(xia)圖是(shi)亞共(gong)晶 Al-7.15% Si 過共(gong)晶Al-19.85% Si 樣品，侵蝕劑(ji)為(wei)：Weck’s侵蝕劑(ji)（100mL水(shui)+4g KMnO4+1gNaOH）。 對(dui)於近(jin)共(gong)晶的Al-11.82% Si 合(he)金彩色(se)侵蝕沒有什麽(me)特(te)別(bie)的(de)效果。