鑄造(zào)Al-Si合金(jīn)的金(jīn)相(xiāng)樣(yàng)品(pǐn)製備
摘(zhāi)要(yào)：Al及其合金(jīn)具有重量輕(qīng)，強度/重量(liáng)比(bǐ)高，耐(nài)腐(fǔ)蝕性(xìng)好，加(jiā)工(gōng)性能優良(liáng)和成本合理(lǐ)等(děng)特點(diǎn)。
通過合金(jīn)化，冷作硬(yìng)化(huà)和時效沉(chén)澱(diàn)強(qiáng)化(huà)可以(yǐ)提高(gāo)其強(qiáng)度(dù)。鑄造鋁合(hé)金(jīn)和變(biàn)形(xíng)鋁(lǚ)合金在(zài)生產(chǎn)中已經被廣泛應(yīng)用(yòng)。本篇TECH-NOTES介紹鑄造(zào)Al-Si合(hé)金的(dí)樣(yàng)品製備方(fāng)法。
Al及(jí)其(qí)合金(jīn)具有(yǒu)重量輕(qīng)，強度(dù)/重(zhòng)量比高(gāo)，耐腐(fǔ)蝕性好(hǎo)，加(jiā)工(gōng)性能(néng)優良(liáng)和成本合理(lǐ)等(děng)特點。通過(guò)合金化，冷作硬(yìng)化和(hé)時(shí)效(xiào)沉(chén)澱(diàn)強化可以提高其(qí)強度(dù)。鑄造鋁合金和變(biàn)形鋁合金在生產中已(yǐ)經被廣泛應用。本篇TECH-NOTES介紹鑄(zhù)造Al-Si合金的樣品製(zhì)備(bèi)方法。

我們選擇了三(sān)種成分(fēn)的(dí)Al-Si合(hé)金(jīn)進(jìn)行(háng)研(yán)究
，它(tā)們(mén)的含(hán)Si量(liáng)分別(bié)為 7.15, 11.82 和 19.85% 
，其(qí)中加(jiā)入(rù)了少(shǎo)量的Cu, Fe, Mg, Ti 和 Zn（ Al-7.15% Si 合(hé)金(jīn)含(hán)有 0.32% Mg,其餘為雜質元(yuán)素）。樣品都(dū)取自(zì)薄壁(bì)的(dí)鑄(zhù)件
，其厚度均不超過12mm（0.5inch）。我們(mén)對三(sān)種(zhǒng)成分的(dí)Al-Si合金(jīn)分(fēn)別是：亞共(gòng)晶(jīng)的（7.15% Si）, 共晶的（11.82% Si）和過共(gòng)晶的 （19.85% Si）合(hé)金樣品進行研究。Al-7.15%Si合金鑄(zhù)件中有一定(dìng)數(shù)量很明顯(xiǎn)的(dí)縮(suō)孔(kǒng)
，其(qí)他兩(liǎng)種合(hé)金(jīn)樣品隻是包(bāo)含(hán)很少的可以忽略(lüè)不計的(dí)縮孔(kǒng)。在(zài)過共(gòng)晶合金樣品中可(kě)以見(jiàn)到由(yóu)於切割和磨(mó)削(xiāo)造(zào)成的較(jiào)大(dà)的(dí)塊狀初(chū)晶(jīng)矽(guī)破(pò)碎用於研究(jiū)如何控(kòng)製浮凸(tū)問題(tí)。

傳(chuán)統(tǒng)的方法(fǎ)：
三(sān)十年前(qián)
，當我(wǒ)剛參(cān)加工(gōng)作(zuò)時
，當時(shí)製備Al合金(jīn)樣(yàng)品(pǐn)的(dí)方(fāng)法(fǎ)如(rú)表(biǎo)1所示
，通(tōng)常使用(yòng)不(bù)同(tóng)粗細(xì)的(dí)SiC砂紙(zhǐ)進(jìn)行磨(mó)削(xiāo)
，然(rán)後(hòu)用一步或兩(liǎng)步的(dí)金(jīn)剛石拋光(guāng)劑(jì)進(jìn)行拋光
，zui後一步用MgO拋光膏進行(háng)zui終拋(pāo)光。這些步(bù)驟(zhòu)都(dū)是(shì)由(yóu)手(shǒu)工完(wán)成(chéng)的(dí)。將(jiāng)樣品(pǐn)（六(liù)個(gè)直(zhí)徑30mm）放(fàng)在樣品卡持器(qì)上
，從120到600 grit（ANSI/CAMI）用(yòng)五(wǔ)步SiC砂紙進行磨削
，使用(yòng)水作為潤滑(huá)劑(jì)。然後(hòu)是兩(liǎng)步的(dí)金(jīn)剛石拋光膏
，zui後將非常粘(nián)稠(chóu)的(dí)1um的MgO拋(pāo)光膏(gāo)塗(tú)抹在(zài)RAYVEL® 拋(pāo)光布(bù)上(shàng)進行(háng)zui終拋(pāo)光(guāng)。“Kitten Ear” 拋(pāo)光(guāng)布現在(zài)已(yǐ)經不再使(shǐ)用
，但是(shì)三(sān)十年前(qián)在Al合(hé)金樣品(pǐn)製備中(zhōng)應用卻十(shí)分(fēn)普遍。

由於潮濕的MgO容易(yì)形(xíng)成(chéng)碳酸(suān)鎂導(dǎo)致樣品上(shàng)劃痕產生
，所(suǒ)以在使用後(hòu)一定要*清洗拋光(guāng)布(bù)
，使(shǐ)用(yòng)（1：1）稀釋後(hòu)的HCL水(shuǐ)溶液清洗(xǐ)拋(pāo)光(guāng)布(bù)
，殘留在拋光(guāng)布上的這種溶液可以(yǐ)防(fáng)止碳(tàn)酸(suān)鎂形(xíng)成(chéng)。一旦(dàn)拋(pāo)光(guāng)布上形成(chéng)碳酸鎂
，將導(dǎo)致樣(yàng)品(pǐn)上產(chǎn)生劃(huá)痕。對(duì)於(yú)大(dà)多(duō)數(shù)金屬
，使(shǐ)用0.3um的α氧化鋁(lǚ)和0.05um的γ氧(yǎng)化(huà)鋁(lǚ)用(yòng)於zui終拋(pāo)光(guāng)是(shì)*可(kě)以(yǐ)的
，但是(shì)這樣的(dí)方法卻不(bù)適(shì)合於Al合(hé)金
，振(zhèn)動(dòng)拋光(guāng)常(cháng)常(cháng)用於(yú)Al合金的zui終拋(pāo)光(guāng)。Samuels建(jiàn)議當使用振動(dòng)拋光機(jī)時
，在MgO拋光劑中(zhōng)加(jiā)入一些磷酸(suān)氫二(èr)鈉-檸檬(méng)酸緩(huǎn)釋劑溶(róng)液(yè)或者丙(bǐng)二醇（2份(fèn)）+水（1份(fèn)）防(fáng)止(zhǐ)碳酸鎂(měi)形成。事實(shí)證明這(zhè)些(xiē)添加(jiā)劑對於(yú)防(fáng)止碳酸(suān)鹽形成(chéng)具(jù)有很好的功(gōng)效(xiào)。Cu和(hé)Cu合金
，如(rú)青(qīng)銅(tóng)
，不(bù)適(shì)於用(yòng)作(zuò)拋光(guāng)機的拋光(guāng)盤
，因為令人(rén)討(tǎo)厭(yàn)的電(diàn)鍍反應將導致樣品表麵(miàn)被鍍銅(tóng)
，因(yīn)此通常使(shǐ)用(yòng)Al合金(jīn)或(huò)不鏽(xiù)鋼(gāng)作(zuò)為拋光機的拋光盤。

圖1. 所(suǒ)示(shì)
，使用傳(chuán)統的(dí)拋光(guāng)方法樣(yàng)品(pǐn)製備(bèi)的(dí)效果(guǒ) （a） Al-7.15% Si,（b） Al-11.82% Si和(hé)（c） Al-19.85% Si （200x 0.5% HF 侵(qīn)蝕）。
圖 1 a, b 和 c 顯(xiǎn)示使用(yòng)傳(chuán)統製備(bèi)方(fāng)法 （表 1） 
，三(sān)種(zhǒng)Al合金的(dí)顯(xiǎn)微組(zǔ)織(zhī)
，侵蝕(shí)劑為0.5% HF.水溶液(yè)
，顯(xiǎn)微組(zǔ)織清晰可(kě)辨
，*可(kě)以滿足(zú)對(duì)生產質量評價的要求
，但是(shì)還有(yǒu)美中不(bù)足之處。首(shǒu)先(xiān)
，可(kě)以看到Si的(dí)顆粒(lì)嵌入(rù)到基體(tǐ)中
，尤其(qí)是(shì)Al-19.85% Si那(nà)個(gè)樣(yàng)品。圖(tú) 1c. 中(zhōng)明顯可見樣品製備過(guò)程中產生的(dí)損傷仍(réng)舊存(cún)在(zài)。初晶(jīng)Si周(zhōu)圍存在(zài)浮凸
，雖(suī)然(rán)不太嚴重(zhòng)。
事(shì)實(shí)表(biǎo)明
，在Al合(hé)金試樣中(zhōng)Si顆粒容易出(chū)現浮凸。通常這種浮(fú)凸現(xiàn)象隨(suí)著合金成分的(dí)變(biàn)化而改(gǎi)變
，同(tóng)時(shí)也(yě)與使用細顆(kē)粒(lì)砂(shā)紙有關(guān)。

圖(tú) 2.五步(bù)製備方(fāng)法 （表 2） 其中(zhōng)第(dì) 2-5步(bù)采(cǎi)用(yòng)反向(xiàng)
， （a） Al - 7.15% Si 合金(jīn)和 （b） Al - 11.82% Si 拋(pāo)光效果良好
，（c 和 d） Al - 19.85% Si 樣品
，其效果(guǒ)不佳 （200x, 0.5% HF 侵蝕
，拋光態(tài)）.
PRESSLAM 1.0德國賀利(lì)氏古(gǔ)莎(suō)Heraeus Kulzer半自動熱鑲(xiāng)嵌機 
Technomat德國(guó)賀利氏(shì)Heraeus壓力鍋(guō) 

現代的(dí)方法
幸(xìng)運的是(shì)現(xiàn)在(zài)有(yǒu)許(xǔ)多可(kě)供選擇(zé)的(dí)方法和(hé)材料能夠用(yòng)於Al合(hé)金樣品製備,而且製(zhì)備步驟(zhòu)更(gēng)少。 *個(gè)實例(lì)展示的是用(yòng)五(wǔ)步製備方法(fǎ)得(dé)到質(zhì)量非(fēi)常好（印(yìn)刷質量(liáng)）的(dí)一個樣品(pǐn)。 後麵(miàn)還(huán)有四(sì)步(bù)和三步製(zhì)備樣品(pǐn)插圖
，由(yóu)於製備步驟(zhòu)減少
，樣品製備(bèi)質(zhì)量(liáng)也有(yǒu)所降低(dī)。

五步樣(yàng)品(pǐn)製備(bèi)方法(fǎ)：
*步(bù)樣品磨(mó)平 （磨平使(shǐ)用(yòng)自動拋(pāo)光(guāng)機(jī)）,這裏有幾(jī)種(zhǒng)選擇：
使用(yòng) 30μm 樹(shù)脂(zhī)粘結的ULTRA-PREP金(jīn)剛石磨盤(pán)
，其(qí)圖示(shì)參(cān)見(jiàn)以前(qián)的TECH-NOTES。 對(duì)於(yú)合(hé)金
，ULTRA-PREP 金剛(gāng)石(shí)磨(mó)盤
，如表2所(suǒ)示。第二步至(zhì)第五步磨盤選擇“反向”
，也(yě)就是拋光機的(dí)磨盤與動力頭(tóu)反向旋(xuán)轉
，這(zhè)樣比“同向”
，拋光機的磨盤(pán)與動(dòng)力頭同(tóng)向旋轉
，材(cái)料去除率更高。（圖(tú)2a-c） 所示(shì) 采用(yòng)此方(fāng)法對(duì)於7.15 和11.82% Si樣品效果很(hěn)好。但是對於Al-19.85% Si合金卻(què)不(bù)盡然(rán)
，在該樣品(pǐn)上的初晶(jīng)Si的邊緣(yuán)有(yǒu)輕微(wēi)的浮(fú)凸
，在(zài)某些初(chū)晶(jīng)Si上甚(shèn)至偶爾有裂紋產生
， 參見(jiàn)（圖(tú) 2d）
， 這(zhè)是由於在(zài)第二步使用(yòng)了反(fǎn)向(xiàng)。如(rú)果對於(yú)Al-19.85% Si合(hé)金在(zài)第二(èr)步使用同向(xiàng)
，其(qí)效(xiào)果(guǒ)就要好的多。圖(tú) 3.第三(sān)步也(yě)選(xuǎn)擇(zé)同(tóng)向
，同時(shí)
，增加(jiā)每個(gè)樣品(pǐn)上的壓力到9 lb. （40N）
， 這樣(yàng)在第四步和(hé)第(dì)五步(bù)控(kòng)製(zhì)浮(fú)凸的(dí)產生。在(zài)這些樣(yàng)品的(dí)α相上沒有任何劃痕和(hé)顆粒的嵌(qiàn)入。
圖 3. 第二(èr)步采用(yòng)同向(xiàng)拋(pāo)光(guāng)時
，在初晶(jīng)SI的顆粒上沒(méi)有(yǒu)任何劃痕和(hé)浮凸(tū) （Al-19.85% Si） （200x, 0.5% HF 侵蝕）。

也可(kě)以用其他製備表麵替代(dài)*步的磨平(píng)
，例(lì)如*步使(shǐ)用(yòng)PLANARMET™AL120-grit Al2O3 水砂(shā)紙
，其效(xiào)果(guǒ)也不錯。同樣, 也可以(yǐ)在(zài)*步使用 SiC 砂紙。第(dì)五步用(yòng)MASTERTEX® 或(huò)者MICROCLOTH® 拋光布(bù)取(qǔ)代 CHEMOMET® 拋(pāo)光布
，拋(pāo)光(guāng)效(xiào)果相當不錯(cuò)。

四步製(zhì)備方(fāng)法：
如果采用(yòng)四步(bù)製(zhì)備(bèi)方(fāng)法要得到(dào)的樣品(pǐn)是(shì)非常困難(nán)的(dí)
，但是(shì)對於Al合金還(huán)是可(kě)行的(dí)。若是想(xiǎng)要(yào)在(zài)切割和(hé)磨平(píng)階段殘餘(yú)損傷層(céng)zui小
，zui簡單的方法是*步磨平(píng)步(bù)驟使(shǐ)用(yòng)240-grit SiC 砂(shā)紙
，大(dà)多數(shù)情況(kuàng)*步使(shǐ)用320-grit SiC 砂(shā)紙。 如(rú)果切割(gē)造(zào)成的損(sǔn)傷(shāng)層很小(xiǎo)的(dí)話
，像使(shǐ)用砂(shā)輪(lún)片(piàn)切割
，然後(hòu)使(shǐ)用(yòng) 240 或(huò) 320 grit 砂(shā)紙。 砂紙的(dí)粒度要足夠(gòu)粗
，以(yǐ)便在(zài)合理(lǐ)的時間(jiān)內去(qù)除(chú)損傷(shāng)層。但是(shì)*步如(rú)果采(cǎi)用(yòng)粗(cū)顆(kē)粒的(dí)砂紙(zhǐ)
，其本身(shēn)也會產(chǎn)生很(hěn)大(dà)的損(sǔn)傷。 這(zhè)些(xiē)損傷必須在(zài)下(xià)一(yī)步(bù)予以(yǐ)去除。因(yīn)此(cǐ)
，是否(fǒu)采(cǎi)用(yòng)三步或(huò)四步製(zhì)備方法(fǎ)取決與(yǔ)切割(gē)產生的損傷層是否(fǒu)zui小
，如果使(shǐ)用帶(dài)鋸切(qiē)割(gē)樣品(pǐn)的(dí)話 
，或者類似(sì)的切割方式(shì)的話(huà)
，如果還是采用三步或四(sì)步製(zhì)備(bèi)方法
，那就很(hěn)不(bù)明智(zhì)了。

表3 顯(xiǎn)示是四步(bù)製備方(fāng)法(fǎ)
，ULTRA-POL™ （絲質） 拋光布(bù)被認為(wéi)是第(dì)二步的(dí)製備表(biǎo)麵
，使用(yòng) ULTRA-PAD™ 或(huò)者 Nylon 拋(pāo)光(guāng)布也不(bù)錯。 在(zài)四步製(zhì)備方法(fǎ)中
，更需要(yào)注意的是在第二步(bù)選擇同向(xiàng)。否(fǒu)則對於(yú)過共晶(jīng)的Al-19.85%Si合金
，在初晶 Si 顆粒的周(zhōu)圍(wéi)將產生嚴(yán)重的浮(fú)凸。如(rú)圖(tú)4所示
，對於(yú)含(hán)Si量(liáng)較低(dī)的另外(wài)兩(liǎng)種合(hé)金和大多數Al合(hé)金(jīn)都不會有問(wèn)題。 在這個實(shí)例(lì)中(zhōng)
，第二步采(cǎi)用(yòng)同向拋光
，製(zhì)備(bèi)表麵使用(yòng)ULTRA-POL 拋(pāo)光(guāng)布
，其(qí)拋光效果非常出(chū)色
，如圖(tú) -c 所示。使(shǐ)用(yòng)ULTRA-PAD 拋(pāo)光(guāng)布其效果也不(bù)錯(cuò)。使用Nylon 拋(pāo)光(guāng)布在第二(èr)步和(hé)第(dì)三步效果(guǒ)也很好。第四(sì)步使用 MASTERTEX 或者MICROCLOTH 拋光(guāng)布*可以實現類似的(dí)拋(pāo)光效果的(dí)。

盡(jìn)可能在*步(bù)使(shǐ)用 320-grit SiC 砂(shā)紙。 如前所(suǒ)示
，對於過共晶的Al合金
，第二步拋(pāo)光(guāng)采(cǎi)用(yòng)同向。對於其他種類(lèi)的Al合(hé)金(jīn)
，采(cǎi)用同(tóng)向(xiàng)或反向(xiàng)均(jūn)可(kě)
，這種改變(biàn)由用(yòng)戶根據合(hé)金(jīn)成(chéng)分來(lái)決(jué)定。
在(zài)三步製(zhì)備(bèi)方(fāng)法中
，第三步(bù)zui困難。合理(lǐ)的選擇(zé)是使(shǐ)用(yòng) 1μm金(jīn)剛石
，使用二氧化矽可能拋(pāo)光步驟(zhòu)跨度(dù)太(tài)大 （材料(liào)去(qù)除率太低）。與 1μm 金剛(gāng)石拋光劑(jì)其(qí)所配(pèi)合的(dí)製備表麵的(dí)選(xuǎn)擇更關鍵. 選(xuǎn)用(yòng)無毛的(dí)拋光布可(kě)以(yǐ)獲(huò)得(dé)光亮平整的樣品(pǐn)表(biǎo)麵(miàn)和(hé)高(gāo)的材料(liào)去(qù)除速率。但(dàn)是(shì)樣(yàng)品(pǐn)表(biǎo)麵會出(chū)現(xiàn)劃痕(hén)和脫(tuō)落現象。使(shǐ)用中(zhōng)等(děng)長(cháng)度(dù)的有(yǒu)毛(máo)拋光布可以(yǐ)減(jiǎn)少(shǎo)劃(huá)痕(hén)
，zui大(dà)程(chéng)度(dù)減少脫落和其(qí)他損(sǔn)傷(shāng)
，同時(shí)不會產生(shēng)嚴重(zhòng)的浮凸(tū)。
Technotherm德(dé)國(guó)賀利氏古(gǔ)莎(suō)Heraeus Kulzer熱(rè)鑲嵌樹(shù)脂 
Technovit 5071德國(guó)賀利氏(shì)古(gǔ)莎(suō)Heraeus可溶(róng)型(xíng)冷鑲嵌樹脂

圖(tú)5. 四步製備方法：第(dì)二步采用同向(xiàng)拋光
，製備表麵為(wéi)ULTRA-POL 拋光布(bù), a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和(hé) c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF 侵(qīn)蝕）。
Al-Si合(hé)金(jīn)的(dí)三步製(zhì)備方法(fǎ)中使用(yòng)金剛(gāng)石(shí)拋(pāo)光液
，但是(shì)從(cóng)我們以(yǐ)前的(dí)經驗而知：金剛石拋光劑顆粒(lì)會嵌(qiàn)入(rù)到(dào)Al合(hé)金(jīn)樣品上
，對於純度相(xiāng)對(duì)較高的純(chún)鋁尤(yóu)其如此。所以要選用金剛石拋光(guāng)膏
，如果樣(yàng)品製備步(bù)驟如(rú)下：*步(bù) 240-grit SiC 砂紙
，第(dì)二步和第(dì)三(sān)步分別為 9- 和 1-μm 金剛(gāng)石拋光(guāng)液(yè)
，此(cǐ)時(shí)樣(yàng)品的拋(pāo)光質量還(huán)是(shì)可(kě)以接受的
，樣(yàng)品(pǐn)上(shàng)金(jīn)剛石顆粒的嵌入非常(cháng)嚴重。 參(cān)見圖 6a-c. 在(zài)拋光態下(xià)
，金(jīn)剛石(shí)顆(kē)粒很容(róng)易(yì)被(bèi)找到
，即便侵(qīn)蝕後通(tōng)常在初生α相上(shàng)金(jīn)剛(gāng)石(shí)顆(kē)粒也(yě)清(qīng)晰(xī)可見。這(zhè)些嵌入的顆(kē)粒(lì)在α共(gòng)晶(jīng)Si上也(yě)可(kě)以看(kàn)見(jiàn)
，但是(shì)侵蝕後(hòu)就不容(róng)易(yì)找(zhǎo)到了。這(zhè)個實(shí)驗(yàn)使用(yòng)類(lèi)似(sì)的拋(pāo)光劑並(bìng)重復使用(yòng)拋光布
，就(jiù)會得(dé)到差不(bù)多相同(tóng)的結果(guǒ)。可(kě)是如(rú)果(guǒ)在(zài)第二步(bù)使(shǐ)圖(tú) 4. 四步製備方法：第二(èr)步采(cǎi)用(yòng)反向(xiàng)拋(pāo)光
，在(zài)初晶Si顆(kē)粒的(dí)邊緣(yuán)處(chǔ)產(chǎn)生(shēng)的(dí)損(sǔn)傷
，製(zhì)備表麵是ULTRA-POL拋光(guāng)布(bù) （Al-19.85% Si, 200x, 0.5% HF侵蝕(shí)）。

三(sān)步製(zhì)備(bèi)方(fāng)法(fǎ)：
三(sān)步製備方法(fǎ)中(zhōng)的(dí)*步(bù)和(hé)第二(èr)步基本與(yǔ)四(sì)步製(zhì)備方(fāng)法(fǎ)相(xiāng)同。 切(qiē)割過程(chéng)所產(chǎn)生的損傷層(céng)要(yào)zui小
，這(zhè)是(shì)減少製(zhì)備過程的(dí)關鍵所在(zài)。切割：載精(jīng)密切割機使(shǐ)用(yòng)超薄的砂輪片
，如：ACU-THIN™ 切(qiē)割(gē)片或(huò)金剛(gāng)石切(qiē)割(gē)片這是保證(zhèng)損(sǔn)傷(shāng)層zui小(xiǎo)用 9μm多(duō)晶(jīng)金(jīn)剛(gāng)石拋(pāo)光液(yè)METADI® SUPREME
，其步(bù)驟如表(biǎo)4所(suǒ)示(shì)。第三步使用(yòng)1μm要是(shì)顆粒細小(xiǎo)的金(jīn)剛(gāng)石造成
，因(yīn)此推(tuī)薦使(shǐ)用拋(pāo)光膏而(ér)不(bù)是(shì)拋(pāo)光液
，對(duì)於純Al和合(hé)金(jīn)含(hán)量(liáng)較少(shǎo)的Al合(hé)金(jīn)
，尤(yóu)其是(shì)在(zài)1μm 金剛(gāng)石(shí)拋光(guāng)步驟更應如(rú)此。

表 4 所示
，是(shì)我們(mén)開(kāi)發(fā)的用(yòng)於Al合(hé)金的(dí)三(sān)步(bù)製備方(fāng)法。如(rú)果僅在(zài)第三(sān)步上使(shǐ)用(yòng)金剛(gāng)石(shí)拋(pāo)光膏(gāo)其表(biǎo)麵質(zhì)量(liáng)要比四(sì)步(bù)和(hé)五步製備方法要差。
在Al-7.15% Si 合金中(zhōng)的縮(suō)孔(kǒng)不(bù)再像(xiàng)四(sì)步或(huò)五(wǔ)步製備(bèi)方(fāng)法那樣(yàng)清晰可見了
，而(ér)且(qiě)可以看(kàn)到一些劃(huá)痕雖然(rán)不是(shì)很多(duō)。α枝晶(jīng)上(shàng)也(yě)出現了(liǎo)塑性(xìng)流(liú)變現象
，並且(qiě)在(zài)共晶Si上可(kě)見到條狀的彗(huì)星(xīng)拖尾的現象(xiàng)
，參(cān)見圖7
，但(dàn)是(shì)對(duì)於一般的(dí)日(rì)常生產(chǎn)檢(jiǎn)測
，這樣(yàng)的效(xiào)果也還算令人滿(mǎn)意。因(yīn)此(cǐ)
，我們(mén)決(jué)定(dìng)在(zài)拋光布上塗(tú)抹1μm 金(jīn)剛(gāng)石(shí)拋(pāo)光膏, 使(shǐ)用 METADI Fluid拋光潤(rùn)滑(huá)劑濕(shī)潤拋(pāo)光(guāng)布
，拋(pāo)光時
，在拋光布上加入MASTERMET® 二(èr)氧化矽拋(pāo)光液。這(zhè)樣(yàng)具有(yǒu)雙(shuāng)重磨拋的效(xiào)果(guǒ)。過去(qù)
，這種(zhǒng)方法在(zài)某些材料上(shàng)得(dé)到(dào)成(chéng)功(gōng)的應用
，效(xiào)果相當不(bù)錯。拋(pāo)光效果圖參見圖 8a-c.
圖 7. 三步製備方(fāng)法(fǎ)：240-grit SiC 砂紙, 9 和1-μm 金剛(gāng)石拋(pāo)光(guāng)膏 （a） 在Al - 7.15% Si 合(hé)金(jīn)中(zhōng)
，縮孔周圍(wéi)的劃(huá)痕和塑(sù)性(xìng)流變, （b） Al - 11.82% Si合(hé)金(jīn)中
，在(zài)α枝(zhī)晶(jīng)上的塑(sù)性流(liú)變和(hé)（c） Al -19.85% Si 合(hé)金中(zhōng)
，彗星(xīng)拖(tuō)尾損(sǔn)傷 （200x, 0.5% HF）其他的種(zhǒng)類的製備(bèi)表麵如(rú)： Nylon，ULTRA-PAD 和 TRIDENT™ 拋(pāo)光(guāng)布(bù)用(yòng)於第二(èr)步(bù)和第三(sān)步(bù)上是可以的(dí)。但是
，在過共(gòng)晶(jīng)合(hé)金(jīn)中的初晶Si顆粒的(dí)周圍會產(chǎn)生(shēng)浮凸
，對於(yú)日常生產(chǎn)檢(jiǎn)測這(zhè)也許不是問題
，對(duì)於Si含量低的(dí)合金(jīn)這(zhè)種製備方(fāng)法(fǎ)是(shì)可以接受的。 TEXMET® 1000 也可(kě)以用於第二(èr)步
，初晶Si周圍(wéi)的表(biǎo)麵非常平(píng)。但(dàn)是
，樣(yàng)品(pǐn)上有劃痕(hén)存在。劃(huá)痕(hén)不是很(hěn)嚴重。 第(dì)二步也(yě)可(kě)以使用(yòng) 6 和 3μm金剛石拋光(guāng)劑
，但是(shì)二(èr)者(zhě)的(dí)拋光(guāng)效果(guǒ)都不如(rú)使用(yòng)9μm 效果好(hǎo)。使用MASTERTEX 和(hé) CHEMOMET® 拋(pāo)光布拋(pāo)光(guāng)結果還(huán)不(bù)錯
，其(qí)效(xiào)果參見（圖 9所示(shì) 第(dì)三步(bù)使(shǐ)用MASTERTEX 拋光布）。

圖 6. 三(sān)步製(zhì)備方(fāng)法：使(shǐ)用9-和(hé) 1-μm d多晶(jīng)金(jīn)剛(gāng)石拋光液(yè)： a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和(hé)c） Al-19.85% Si （500x, 0.5% HF 侵(qīn)蝕）。
Technotherm德(dé)國賀(hè)利氏(shì)古莎(suō)Heraeus Kulzer鑲(xiāng)嵌樹脂 
CN-64709046德國賀(hè)利氏(shì)古莎(suō)Heraeus Kulzer泰克(kè)諾曼(màn)TECHNOMAT冷鑲(xiāng)嵌壓力鍋不(bù)鏽鋼高(gāo)壓鍋

圖 8. 三(sān)步(bù)製備(bèi)方法(fǎ)：第三(sān)步采用MICROCLOTH 拋光(guāng)布
，使(shǐ)用1μm金剛石(shí)拋光(guāng)膏+ MASTERMET 2 二氧(yǎng)化(huà)矽拋(pāo)光液(yè)a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和 c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF侵蝕(shí)）。
五(wǔ)步(bù)製備方(fāng)法：第(dì)五(wǔ)步(bù)在CHEMOMET拋光布(bù)上使用MASTERPREP™ 氧(yǎng)化(huà)鋁(lǚ)拋光(guāng)液(yè)
，其效(xiào)果相當(dāng)不錯(cuò):（a） Al-7.15% Si; （b） Al-11.82% Si; 和(hé) （c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF 侵蝕(shí)）。
A）. Al-7.15% Si枝晶偏析 B）Al-19.85% Si, 注意在(zài)初晶(jīng)Si周圍和(hé)基體(tǐ)組織上的偏(piān)析（ 200x
， Weck’s 彩(cǎi)色(sè)侵蝕劑(jì)）

結(jié)論：
鑄(zhù)造(zào) Al-Si 合金(jīn)的樣品製備是(shì)對金(jīn)相工(gōng)作者的挑(tiāo)戰(zhàn)
，保證(zhèng)切割(gē)階(jiē)段產生的損傷層(céng)zui小非(fēi)常必要
，對(duì)於三(sān)步(bù)和四(sì)步製備方法(fǎ)尤(yóu)其(qí)重要(yào)。為(wéi)了(liǎo)避免嵌入(rù)問(wèn)題
，要盡(jìn)量不(bù)要使(shǐ)用(yòng)顆粒細小的SiC砂紙(zhǐ)
，使(shǐ)用粗(cū)顆粒的(dí)SiC砂(shā)紙是可以的(dí)
，在磨平階(jiē)段可以使(shǐ)用不同的製備表(biǎo)麵(miàn)
， 使用240-grit SiC 砂紙, PLANARMET AL 120-grit 氧化鋁(lǚ)砂(shā)紙和(hé) 30μm 樹(shù)脂(zhī)粘結(jié)的(dí)金(jīn)剛石磨盤(pán)效果都(dū)不(bù)錯
， 240-gritSiC 砂紙使(shǐ)用壽命zui短(duǎn), 樹脂粘結(jié)的(dí)金剛(gāng)石磨盤壽命zui長(cháng)。五(wǔ)步(bù), 四步和(hé)三步製備(bèi)方法都可以(yǐ)使用各種(zhǒng)製(zhì)備表麵(miàn)。采用(yòng)現(xiàn)代(dài)製備(bèi)方法(fǎ)可以與(yǔ)傳(chuán)統的八步(bù)製備(bèi)方法(fǎ)的效(xiào)果相媲美(měi)。細(xì)小的金(jīn)剛(gāng)石(shí)拋光(guāng)液使(shǐ)樣品容易產(chǎn)生(shēng)嵌(qiàn)入。zui終(zhōng)拋光使用二(èr)氧化(huà)矽比氧化(huà)鎂(měi)效果更好。三步(bù)製備方(fāng)法中的第(dì)三步采用雙(shuāng)重拋光(guāng)步(bù)驟
，效果(guǒ)非常不錯(cuò)。
圖 9. 三(sān)步製(zhì)備(bèi)方(fāng)法：第三(sān)步采用(yòng)MASTERTEX 拋光(guāng)布(bù)
，使(shǐ)用1μm金剛石(shí)拋(pāo)光膏(gāo)+ MASTERMET 2 二(èr)氧化矽(guī)拋(pāo)光液a） Al-7.15% Si; b）Al-11.82% Si; 和(hé) c） Al-19.85% Si （200x, 0.5% HF侵(qīn)蝕）。

參考文獻(xiàn)：
1. L. E. Samuels, Metallographic Polishing byMechanical Methods, 3rd ed., ASM, Metals Park,OH, 1982
問(wèn)題(tí)1: 拋(pāo)光時(shí)我使用二氧化矽(guī)拋光液
，其(qí)效果很好(hǎo)。但是*清潔(jié)樣品卻很(hěn)困難(nán)。您(nín)有什麼建議(yì)？
回(huí)答: 為了(liǎo)解決(jué)樣(yàng)品清潔(jié)問(wèn)題,通常我(wǒ)在拋(pāo)光結束前20秒停止添(tiān)加(jiā)二氧(yǎng)化(huà)矽拋(pāo)光液
，還剩10秒(miǎo)鐘時(shí)我(wǒ)打開水(shuǐ)開關直接衝洗(xǐ)拋光布(bù)。然後使(shǐ)用流(liú)水和棉(mián)花清洗(xǐ)
，這樣(yàng)你就(jiù)可以得到(dào)清(qīng)潔(jié)樣(yàng)品表麵了。
問題(tí)2: 細小(xiǎo)的氧化鋁拋(pāo)光液通(tōng)常用於(yú)許多金屬(shǔ)和(hé)合金(jīn)的zui終拋(pāo)光步(bù)驟
，對於Al及(jí)其合(hé)金(jīn)是否(fǒu)也(yě)可(kě)以使(shǐ)用氧化鋁(lǚ)拋(pāo)光(guāng)液(yè)？
回答: 在(zài)五步製(zhì)備方法中
，對(duì)於(yú)普(pǔ)通的(dí)日常金(jīn)相(xiāng)檢驗(yàn)
，使(shǐ)用0.05μm MASTERPREP γ氧(yǎng)化鋁(lǚ)拋光液(yè)替(tì)代二(èr)氧(yǎng)化矽拋光液*可以的
，但是(shì)在高放(fàng)大(dà)倍數(shù)下(xià)會(huì)觀察到細的拋光(guāng)劃痕（見(jiàn)下(xià)圖）。對(duì)於Al及(jí)其(qí)合金(jīn)使用(yòng)二(èr)氧(yǎng)化矽拋光液(yè)拋(pāo)光(guāng)效果明(míng)顯好(hǎo)於氧化鋁(lǚ)。

問題3: 對於(yú)的顯(xiǎn)微組織(zhī)研究(jiū)是(shì)否(fǒu)可(kě)以使用彩(cǎi)色(sè)侵(qīn)蝕法？
回答: Al-Si合金相對(duì)簡單
，不需要(yào)使(shǐ)用(yòng)彩色侵(qīn)蝕法就可以很容易辨(biàn)別Si的(dí)顆(kē)粒(lì)。使用(yòng)彩色侵蝕(shí)法可以(yǐ)清(qīng)晰顯示(shì)基(jī)體組織偏析(xī)
，但(dàn)是(shì)對於共(gòng)晶(jīng)成分(fēn)合金(jīn)其(qí)效果(guǒ)不是(shì)很明(míng)顯。下(xià)圖是亞共晶(jīng) Al-7.15% Si 過共(gòng)晶Al-19.85% Si 樣品
，侵(qīn)蝕劑為(wéi)：Weck’s侵(qīn)蝕劑（100mL水(shuǐ)+4g KMnO4+1gNaOH）。 對於近共(gòng)晶的(dí)Al-11.82% Si 合(hé)金(jīn)彩色(sè)侵蝕(shí)沒(méi)有(yǒu)什(shí)麼特(tè)別的效果(guǒ)。