锌形变孪晶样品的制备

宗　斌，李惠娥，王二平

(北京工业大学材料学院，北京100022)

摘　要：介绍了采用普通的制样技术对锌形变孪晶样品的制备方法及过程。

关键词：塑性变形；金相样品；锌；形变孪晶

1　引言

锌是密排六方晶体结构，孪晶是密排六方晶体结构材料塑性变形后常见的晶体结构。而锌在外力作用下很容易产生形变孪晶，而且由于锌的再结晶温度低于室温，在制备锌材样品时，一旦其表层产生足够量的塑性形变，就可能在试样表层发生再结晶过程，影响分析结果。常见的锌样品制备过程是相当复杂的，尤其在抛光过程中要求反复交替采用电解抛光、化学抛光或机械抛光与侵蚀，来获得真实的组织，其制样方法和制样过程过于烦琐，不易掌握。现介绍采用普通的样品制备方法来制备锌材样品，同样可得到满意的效果。

2　样品制备过程

2.1　切割和镶嵌

锌的原材料是铸态纯锌棒料，采用手锯切割成10mm×10mm×10mm的小块，在XQ22型镶样机中用电木粉(酚醛树脂)将其镶嵌成<22mm×15mm的样品。

2.2　磨光

在M22型预磨机上进行机械磨光，使用的水砂纸标号为200，400，600，800和1000。首先在200号砂纸上磨光，主要是消除切割遗留的可见痕迹和内部损伤。然后依次更换水砂纸磨制试样，原则是消除上一道砂纸造成的外部及内部损伤。在整个磨制过程中应注意①更换砂纸时一定要仔细清洗，以避免粗砂粒的遗留；②冷却水压力要足够大，能快速将磨制过程中产生的脱落砂粒、磨屑带走；③用力要求平稳、适中。

2.3　抛光及组织显示

抛光织物为海军呢，抛光磨料为2.5M的金刚石抛光膏，在P22型抛光机上抛光。抛光初期沿与水砂纸遗留划痕垂直方向进行。注意保持绒布的湿度，绒布过干会出现氧化现象，同时抛光膏中的油脂会在样品表面形成黑膜而影响抛光质量；多次、少量地使用抛光膏，直至水砂纸遗留的划痕用肉眼观察不到，再将样品转动90°，继续抛光1min。抛光过程中用力适中，样品尽量保持稳定不宜过多转动方向，避免出现多方向的微划痕。

试样抛光后用4%的硝酸酒精侵蚀至表面呈浅灰色，在显微镜下观察，组织形貌如图1所示。经过1000号水砂纸磨制后，样品除了表面有划痕外，还有15μm左右的损伤层，在划痕消除的过程中，样品表面会去除5μm左右，但其组织仍然处于变形层，所以此时显示的组织呈现细碎的晶粒。为了获得完整的晶粒，必须将试样表面继续抛去15μm左右。操作分两步:第一步，使用2.5M的抛光膏，抛光时用力较强，目的是去除砂纸所造成的损伤层。第二步，采用1M的抛光膏，抛光时用力要轻，目的是去除或减少抛光所造成的形变。在第二步抛光过程中应随时侵蚀、观察，随着细碎晶粒的消除，真实组织逐步显露(图2)，最终抛光结束后，进行侵蚀、观察，结果见图3。样品制备成功后，在随后的使用过程中若出现氧化或划痕时，只需进行抛光即可，抛光时用力适当偏轻。

              图1　细碎晶粒组织图象　100×                    图2　开始出现真实组织时的效果　100×

图3　最终抛光的效果　100×

3　结语

　　锌的晶体结构为密排六方，是属于比较软的金属，在水砂纸磨光过程中，其破碎的晶粒组成了表面变形层，变形程度在90%，其厚度在15μm左右，在抛光去除2～3μm时，表面得到的虽然是光滑的镜面，但其仍然处于变形层，显示的组织呈细碎的晶粒。为了获得完整的晶粒，应当继续抛去15μm左右，此时可以获得完整的晶粒，同时晶粒内部存在一定的机械孪晶。

鉴于此，有条件时可以首先采用7M的金刚石抛光膏进行粗抛，快速去除表面的细碎晶粒，再采用2.5M和1M的金刚石抛光膏逐步精抛，得到晶粒完整且带有机械孪晶的锌的多晶体组织。