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金相实验-知识分享平台
薄膜檢測技術
金相實驗
南台科技大學 機械工程系微奈米技術組 四技奈米四甲
組員: 林妍伶
伍翠瑩
陳品蓉
指導老師 : 林克默 老師
一、實驗目的
藉著金相實驗之巨觀與微觀組織的觀察,判斷金屬的物理和機械
性質與其內部組織的關連 性。利用光學顯微鏡的透鏡結構,產生光學
放大的顯微鏡,又稱金相顯微鏡觀察, 其金屬和合金受到化學成分、
焊接和熱處理等,引起內部組織改變與其對物理、化學和力學性能的
影響,實驗中 ,將鑲埋後表面不平整的矽晶片 進行金相實驗,並觀察
內部的微結構。我們將學習研磨金相的操作方法以及使用金相顯微鏡
觀測材料的晶格。
二、原理
光學顯微鏡是一種利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡,反
射式的光學顯微鏡多應用在工學、材料領域,在正立顯微鏡中此類顯
微鏡又稱金相顯微鏡 (OM) 。
金相實驗是利用光學顯微鏡來檢測材料內的微組織過程,是將材
料表面的不平整、氧化現象或其他雜質去除的方法。當試片表面達到
光滑平整,再以特殊腐蝕液給予腐蝕,利用各組織對腐蝕程度不同所
表現出來的不同特徵,來了解材料內部缺陷及微結構,但這次實驗沒
有添加腐蝕液,主要是觀察矽晶片與焊條的連接狀態。金相實驗中研
磨步驟會用到碳化矽砂紙,其粗細是以“目”(mesh)來分,一般分成
240 、320 、400 、600 、800 、1000 、1200 等。
三、操作步驟
金相試片製備與光學顯微鏡組織觀察的流程:取樣、鑲埋、細磨、
拋光、腐蝕、顯微組織觀察。
詳細 步驟如下:
1. 取樣
取樣是將大面積材料切成適當大小的試片,以便實驗處理。實驗
中,已有焊上焊條的矽晶片。
2. 鑲埋
當試片太薄不易握持,或想觀察試片的邊緣組織,試片就必需鑲
埋。首先,在塑膠管內壁塗一層凡士林(方便脫模),再將矽晶片放
入塑膠管中央,並倒入混和好的樹酯和硬化劑,其中,樹酯和硬化劑
的重量比為 3 :1 ,待硬化後取出,但為節省時間,已有鑲埋好的矽
晶片。
3. 細磨
細磨的目的為除去切割表面時 ,產生的損壞或晶粒變形深度。一
般使用#200 、#400 、#600 、#800 、#1500 、#2500 、#4000 等碳化矽砂
紙進行研磨。研磨時需抓妥試片 ,並輕壓 於砂紙上。同 一個砂紙研磨
時 ,試片在砂紙上 為固定方向,不同砂紙需轉 90度研磨。研磨過程
中,需使用平衡規看其有沒有平整。
4. 拋光
為除去細磨後試片殘留的磨痕與缺陷,以得到平整、無磨痕如鏡
面般的表面,以便觀察顯微組織。拋光時須 加拋光劑於旋轉圓布輪,
實驗中,使用兩種不同的圓布輪與拋光劑,先用白色液體的拋光劑,
過程完全不加水,並要做 90度旋轉且向心來回移動 5 分鐘,再換另
一圓布輪,這時要加水與藍色液體的拋光劑,旋轉360度且向心來回
移動 2 分鐘,再做只加水的重複動作2 分鐘 ,才大功告成。
5. 腐蝕
拋光後的試片如鏡面,反射光太強造成無法辨識顯微組織,故需
使用適量腐蝕液,腐蝕時間不宜過長,以免晶粒產生局部腐蝕,成為
腐蝕孔而造成觀察誤差,腐蝕後須將試片以水或酒精清洗,再用惰性
氣體噴槍吹乾。但這次實驗中,並沒有使用腐蝕液,只使用風槍吹乾
水漬。
6.顯微組織觀察
顯微鏡操作步驟為: (1)將試片置於載物台。(2)開啟燈源,將亮
度調至 8 。(3)轉動焦距,先粗調再細調。 (4)由電腦觀察並擷取影像。
四、實驗照 片
觀察表面結構 :
砂紙 #800 、紅色倍鏡
砂紙 #1000 、紅色倍鏡 砂紙 #1000 、黃色倍鏡
砂紙 #1500 、紅色倍鏡 砂紙 #1500 、黃色倍鏡
砂紙 #2500 、紅色倍鏡
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