QUY TRÌNH CHUẨN BỊ MẪU KIM TƯƠNG TRƯỚC KHI QUAN SÁT DƯỚI KÍNH HIỂN VI

Phương pháp phân tích kim tương được định nghĩa là việc sử dụng kính hiển vi quang học với độ phóng đại có thể lên đến vài nghìn lần để quan sát, đánh giá và phân tích cấu trúc tổ chức tế vi của kim loại và hợp kim. Một số các thông tin của tổ chức dưới kính hiển vi chúng ta có thể quan sát, lưu giữ và phân tích bao gồm: kích cỡ, hình dáng và sự phân bố của hạt, các pha trong tổ chức,chiều dày lóp phủ, xác định độ rỗng, độ cầu hoá trong gang, đo lường các tinh thể hình nhánh cây, các khuyết tật của đúc, của mối hàn hàn trong vật liệu và chi tiết.

Để quá trình phân tích mẫu kim tương đạt hiệu quả và độ chính xác cao đòi hỏi phải trải qua nhiều bước khác nhau. Các kỹ thuật không chính xác trong việc chuẩn bị một mẫu có thể dẫn đến thay đổi cấu trúc vi mô và rất có thể sẽ dẫn đến kết luận sai lầm. Dưới đây là tổng quan các bước cho một quy trình chuẩn bị mẫu kim tương

Cắt mẫu
Đúc mẫu
Mài mẫu
Đánh bóng mẫu
Phân tích mẫu dưới kính hiển vi

Cắt mẫu

Cắt mẫu là bước đầu tiên và củng là bước quan trọng nhất giúp giảm thiểu thời gian chuẩn bị mẫu. Đối với mỗi mẫu khác nhau bạn thường cần phân tích tại một vị trí xác định trên mẫu. Việc tiến hành cắt mẫu bằng các máy cắt chính xác càng gần với điểm càng phân tích sẽ giúp việc mài và đánh bóng được thực hiện nhanh hơn giúp tối ưu thời gian chuẩn bị mẫu.

Lưỡi dao cắt của của máy cắt được chế tạo đặt biệt cho các quá trình cắt mẫu tối ưu. Có nhiều loại lưỡi dao cắt khác nhau để phù hợp với từng loại vật liệu: Lưỡi dao cắt nhôm oxit, lưỡi dao CBN, lưỡi dao kim cương, lưỡi dao silicon carbide. Việc lựa chọn lưỡi dao phù hợp với vật liệu cần cắt là rất quan trọng để tránh biến dạng mẫu cắt.

Đúc mẫu

Sau khi cắt thúc quá trình cắt, để quá trình mài đạt hiệu quả cao đòi hỏi cần phải tạo một khuôn đúc cho mẫu. Nhiệm vụ chính của lớp khuôn đúc là giữ cố định vị trí của mẫu có cách thước rất nhỏ để tiến hành các quá trình mài, cắt, đánh bóng một cách đơn giản và dễ dàng hơn Quá trình này bảo vệ bề mặt vật liệu, lấp đầy khoảng trống trong các vật liệu bị hư hỏng (xốp) và cải thiện xử lý mẫu có hình dạng không đều, bảo vệ các góc cạnh và bên ngoài rìa của mẫu nhằm không bị biến đổi cấu trúc trong khi mài/đánh bóng. Quá trình đúc mẫu được chia thành hai loại: đúc mẫu nóng và đúc mẫu nguội tùy vào khả năng chịu nhiệt của các mẫu mà có thể linh động lựa chọn hình thức đúc mẫu.

Các mẫu thường sử dụng cho quá trình đúc mẫu nguội là các mẫu dễ bị biến tính ở nhiệt độ cao không chịu được nhiệt độ cao của quá trình đúc nóng.

Đúc mẫu nóng là quá trình tạo một lớp khuôn bao bọc xung quanh bề mặt mẫu bằng các chất liệu như bột hoặc nhựa đúc mẫu nóng, hai loại vật liệu này sẽ được nén lại ở nhiệt độ và áp suất cao tạo thành một khuôn đúc chắc chắn giúp bảo vệ đường biên mẫu. Do quá trình cần được thực hiện ở môi trường nhiệt độ và áp suất cao nên việc đúc ép mẫu nóng này chỉ phù hợp với các mẫu bằng kim loại hoặc các mẫu không bị biến đổi khi ở nhiệt độ cao.

Mài mẫu

Mài mẫu là bước tiếp theo của quá trình chuẩn bị mẫu. Đây là bước mà là cần thiết để loại bỏ các tổn hại cấu trúc mẫu trước đó. Quy trình mài thô mẫu giúp tiếp cận nhanh đến vị trí cần phải phân tích trên mẫu. Bước này tạo ra bề mặt phẳng ban đầu cần thiết cho các bước mài và đánh bóng tiếp theo. Quá trình mài có thể được thực hiện bằng cách ướt hoặc khô bằng cách sử dụng giấy nhám trên các đĩa quay. Phải cẩn thận để tránh làm nóng đáng kể mẫu. Trong giai đoạn này để đạt hiệu quả tốt nhất cần phải chọn đúng loại giấy mài và bột mài phù hợp.

Đánh bóng mẫu

Đánh bóng mẫu là quá trình hoàn thiện cuối cùng cho việc phân tích kim tương. Quá trình đánh bóng được chia thành hai giai đoạn là đánh bóng thô và đánh bóng tinh.

Đánh bóng thô: Quá trình đánh bóng thô giúp xử lý bề mặt giảm thiểu các vết xướt để quá trình đánh bóng tinh đạt hiệu quả tốt và thời gian nhanh hơn, sử dụng các hạt tinh thể kim cương.

Đánh bóng tinh: thông dụng nhất là sử dụng nhôm ôxít để mài mòn mẫu vì độ cứng và độ bền cao của nó.

Soi mẫu kim tương bằng kính hiển vi

Sau khi mẫu được chuẩn bị đạt yêu cầu thì tiến hành soi mẫu trên kính hiển vi. Mẫu được đưa vào kính hiển vi để soi với các độ phóng đại khác nhau từ 50-1000 lần. Kính hiển vi có thể kết nối camera để truyền hình ảnh qua máy tính. Kết hợp với các phần mềm phục vụ cho công tác phân tích đo đạc của bạn, từ chụp ảnh, chỉnh màu sắc, đo đạc kích thước, đếm hạt tự động, đo độ dày, phân tích pha, chụp ảnh cắt lớp,….