EBSD样品制备工艺名师编辑PPT课件.ppt
2008年EBSD显微分析高级应用培训,EBSD培训,EBSD样品制备工艺,张 志 清,重庆大学材料科学与工程学院,十逼瓢醛尿歉敞层浴谰镊捕盒獭炼葡断沙茎军甘虽饥浚扰言履卒稠郸纶驶EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,1.样品制备要求及问题,2.常用样品制备方法,3.特殊的样品制备方法,4.应用举例,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,主要内容,菩吵次礼齐习沼缀任做旦狼绰赵顶窜涤猪室赚倔翱狡流碉糯酋和脆崇乞萄EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,1.样品制备要求及问题,2.常用样品制备方法,3.特殊的样品制备方法,4.应用举例,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,主要内容,诵押清件叭唆活炔爹飞谍秒隅乙掂贴搓辆沉肺嫡恿锥坦干纷盒测哎匡谊伊EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,4,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,EBSD样品制备流程,切 割,镶 嵌,研磨,机械抛光,电解抛光,化学侵蚀,特殊方法,胸课泼秃吾丫打异乖腥刀客殉攻易艺郴襄质伯绍弓腑炒涨闯身自铬赡掂辣EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,5,常 用 的 切 割 设 备,带条切割机,高速切割机,低速金刚石切割机,森余念够以绚状侗琐沫舅巳蝎缸歧谦村汝旧全趋先纸影赴品刺膊廖移绒酮EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,6,样品的切割和截面的获得,避免发热或破坏组织不合适的切割方式会给样品带来不可恢复的损伤根据切割样品材料的不同选择不同的切割方式切割中带来的破坏会影响EBSD质量,好的切割表面,热损伤后的表面,切割砂轮的选择很重要,嚏舷窘措外蛔喘修辟尖铆守顽唬致嚷擞啥碌遇寂阎竿囚瑰瞎冒抑吵污皑雅EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,7,选择合适的切割砂轮片,有色金属，较软的及耐磨的材料，硬度 Hv 30-400 Silicon Carbide(SiC)，胶木粘结钢铁类，硬度 Hv 80-850Alumina(Al2O3），胶木粘结非常硬的钢铁类材料 Hv 500-1400Cubic Boron Nitride（立方氮化硼）烧结的碳化物、陶瓷 Hv 800-2000Diamond（金刚石），胶木粘结矿物、陶瓷、易碎材料 Hv 800-2000Diamond（金刚石）,镶嵌在金属砂轮片上,根据厂家提供的指导手册选择合适等级的砂轮片、润滑剂及切割条件,蠕澄峪痉撒浴婉锅胞第妊呜逃速帖丫嗜迪桅乡信什淑汇匹琳凄敞治侠虹泡EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,8,样品的镶嵌,通常推荐使用热镶方式 较高的温度和压力(200C&50kN).粘结材料的选择:较容易磨掉稳定及容易粘结样品,真空下稳定最好能导电,热镶,热镶后的样品,躇又米奉唐咯吉抗肚隙泼右帅豆鹿苑粕没牵窟劈浓翔狐邢沦悔唁猜由六舅EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,9,冷镶,针对不适合热镶的材料较低的收缩和高的硬度真空下稳定通常使用环氧树脂镶嵌后试样内埋覆导电材料或者喷 镀导电介质,冷镶后的试样,样品的镶嵌,卯朋泉十艾素央枉斜聋薪争乳付蝶官权擒概句丫潜苑庸塞雀们沙肛吼邮唉EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,10,平面磨削,平面磨削直到所有试样表面平整磨削工具可根据材料选择选择磨削介质类型及粘结方式很重要,磨削砂轮,破坏的区域,萤足釜倘绣敌烷泵愈劝烬闯僚鳞囱雅佳活巩币翰凌寒率砌著佯迢诅碱狮技EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,11,精 磨,每个阶段的精磨应该去除掉上个工序所留下的划痕每个阶段完成的时候都需要在光镜下检查试样质量,粗大的划痕表明试样还需精磨,精磨/抛光时磨削示意图,破坏的区域,磨削掉的材料层,枣复贸寸渊辕帕越轧泊契扑夏阉训也盈矣展置洗扮照拒摇脏蔼汀风阔具葬EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,12,抛 光,金刚石抛光可能会留下残余应力或者破坏试样,抛光是研磨的延伸，研磨剂黏附在抛光布之上,思灿换铡搏阀岂处烃诌宛驳滞屉毕廖辽膳钾产躬贷咏冕旷栅矾嘛癸祈钱种EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,13,抛光介质的选择,氧化物悬浮液适合大部分材料的抛光氧化铝基的抛光液适合于大多数材料浮雕现象轻石英硅乳胶体化学-研磨共同作用非常适合有色金属、延展性好的材料及陶瓷材料浮雕现象轻在抛光的同时还起着研磨的作用,广耗门具贬缆禹亩俺秋疾逢琉境佯碍祭姆箕滴筛煽四得贡窗波茎畔州卑谐EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,14,针对EBSD所做的最终抛光,通过化学-机械抛光方式可以有效去除金刚石抛光过程中带来的残余应力及试样破坏虽然其它的氧化物抛光剂抛光效果不错，但是硅胶体是个非常不错的抛光介质,Residual surface damage,殊涩镐铜铡鳞桐竭注喇魄缓朱滴案咯涤汲拭锣鹅床宛钞啮颜皖肮烂肚聘脆EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,15,机械抛光带来的试样表面的缺陷,即使在金刚石机械抛光后仍然能观察到精磨所留下的划痕在精磨及机械抛光后仍能观察到粗抛时留下的粗大划痕重新精磨及机械抛光,抛光效果好的试样表面在微分干涉差显微镜下（DIC）观察到的试样表面的划痕有可能是金刚石抛光是留下,200X,200X,衫么檄摆配族华奴獭转李骄钮霞甫戴耸婆倔久拥埃曳志啸酥骸红妆绥句老EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,16,试样制备时带来的损伤对EBSD标定的影响,在电解抛光后，由于试样表面质量差，不能得到好的晶体学取向图制样效果差使得无法得到晶粒的取向信息根据花样质量图可以看出试样需要重新准备,圈仇暖晤邵复芯录惩炉驹梳风勘岗氨醒离东芜或暂膝纵棠鼠焊掸榔赎巫趣EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,17,可以在二次电子像及花样质量图中清晰的观察到表面划痕在二次电子图像里面并不清楚的小的表面划痕在花样质量图里面非常清楚因此需要选择合适的材料及工艺避免小的表面缺陷,划 痕,二次电子像,花样质量图,晶体取向图,小的表面缺陷,趣拷舆迭屉蚁散赢毋骂宅哉柯胯慢凿贵辩舍夕光诽枯僚醚哎惦澄答栽耗匿EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,18,表 面 缺 陷,纯铜的研磨和抛光划痕,盈圭桩莽张歉账剁浴葫竹撬显伸隙向诽品苦缆苞村葛胚税珊醋韦齐兹拟烩EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,19,样品制备常见问题,得不到较好的菊池花样,表面凹凸不平,导电性差,EBSD样品基本要求,表面平整、清洁、无残余应力,导电性良好,适合的形状及尺寸,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,华池硫掘墒敞沽愿瘁骏浚彪敏从约内纹来针清秉浴击喷芋臻港雍布吃雾章EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,1.样品制备要求及问题,2.常用样品制备方法,3.特殊的样品制备方法,4.应用举例,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,主要内容,茵塞解老裸锅刨锐牲越伊教宾奇纸议另收喀裳括咙阂糟哗屑蜂蜒寞允滇虐EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,21,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,常用的制备工艺,机械方式,化学方式,化学侵蚀，电解抛光,方便，快捷，试样表面破坏，存在残余应力,各种制样方式利弊,机械抛光,机械抛光,电解抛光,方便，最常用，但抛光工艺（抛光液配方、参数）摸索需要较长时间,障碱凿伎尺叭搐淖久丧炬刊漠弟衰值痹畴茹斜欺苏韧盯弦菲鄂撞钞奸漆嗓EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,22,电解抛光,抛光和侵蚀导电材料直流电需要控制温度电压过高时需注意安全,电解抛光示意图,弛揪嚏耳赌写抑整果鞭暮忘讥偶凰摩尧触奎组游砍音古彭郴挑挫夷纵蛤输EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,23,电解抛光的特点,影响抛光效果的因素,电解液成分溶液温度搅拌电解面积（影响电流密度）电压,根据不同抛光液组成不同，此时间-电流曲线并不完全相同.,腐蚀,抛 光,抛光效果好,电流密度（A/mm2）,抛光时电压,溢撅卖坪椎韦釉词挟翁镜近咏发准娶羞棘排蛰侯嘉穿站赫姚创巨琅寨淘秽EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,24,不同阶段电解抛光样品表面的变化,阳极溶解促使电解发生,夹杂物周围基体发生电解反应,形成不同的电解层厚度,反应不均匀,搅拌促使反应加剧,氧气泡会在试样表面形成凹坑,社傅裹匀釜敢择翼矿蜕劣于歼坍麻浙跑颐毅臣墒癣纂驮怒巷像供亿哉洪炙EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,25,电解抛光的利弊,有利因素:迅速，快捷可重复操作人员不需要太多的培训无机械变形可自动化,不利因素:并不适合于所有金属抛光不均匀或者形成凹坑边缘被腐蚀抛光区域有限抛光能力有限电解液有毒比较难找到合适的抛光工艺,缎坠拔者纤稀腆韧员瓤转葬篱母幸彬屡椅淹钮番绷驳奎笆骚掇娄墙叶肘夜EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,26,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,试样制备方式的选择,简单方便,根据材料选择,金属材料,脆性材料,机械抛光+化学侵蚀 硬度较高、原子序数大,复合材料,机械抛光+电解抛光 纯金属/第二相细小的合金,机械抛光，推荐石英硅乳胶(Colloidal silica),特殊的制备方式,穗恐帚州盘缅诧皮赚驯抑杯朋送昆闰宗翼匙波圃毅篮倒呛纤阉番凸皑拔瓜EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,27,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,小尺寸样品的处理,镶嵌法,电镀法,环氧树脂冷镶,电木热镶,导电的镶嵌材料,电镀Cu，Ni或者其它金属材料,导电性差样品的处理,镀金，喷碳,役颓租涨茶染汤袒褪蝇函庇骆筹讫波济谊佩或矫咖羊榔沛街全光谴辗尸药EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,1.样品制备要求及问题,2.常用样品制备方法,3.特殊的样品制备方法,4.应用举例,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,主要内容,淹逆榨轮狡娱月沸纂买弥倾桩卜党惧藕惦氨味煞株薛券智两灌驶屿坞状镰EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,29,钛合金试样的制备,机械抛光后,离子轰击后model 682 Gatan PECS,离子轰击,皖角啄棘凛嘻旋墟琼弥桓檬换化泻守银江叫单辖肇刁百碑棋敞任减碘串急EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,30,钛合金基体 机械抛光 电解抛光,钛合金第二相机械抛光 电解抛光,离子束轰击后Gatan Model 691 Precision Ion Polishing System(PIPS),经电解抛光使用离子束轰击后花样质量对比,植臭舍括适晓荐计衡催贴年今猩臼蛰卒鳃犀至臀草稼肚清燎败陇私齐引潭EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,31,离子束轰击条件：1mA ion beam at 6kV,60deg.旋转,Zero ion milling,5 minutes,15minutes,花样质量增加随时间增加花样质量增加试样表面逐渐被剥蚀,铆籽幻犬烷斩域娩似演坝让蛔晃瓢描巷侗熔炊椿烁谈俄疡赐郸跟嫩恒超侵EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,32,15 分钟,25 分钟,槐隶探肠悔逆颐圣撂抒病蠕瘸漱厩叠双忠歇骋桅芬磐钞执慧麦募棋裂瑟蓑EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,33,表 面 质 量,离子束轰击1个小时后,离子束轰击时间过长后试样表面,靡辫拉估粳政歇矾匆卑笛彭绒拽首舆究雹量惋柱毫昭盟坪楷惭望椎惰侗孰EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,34,离子束轰击过程中试样不旋转，使得试样表面出现凹坑,Monel sample（蒙乃尔铜-镍合金）,够赏帛碗铣赋翰萤兑钠烽邱迁背尔岁惶崔英榔刨俭荚隧睛芹使翘碎欲狄蕊EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,35,对一定程度的凹坑EBSD仍然可以标定,形成凹坑后试样标定,氖造驳腐船邑裸匹看勋睛耽逸脂瞪孩窒掘婶铜沂囊馈褒革趋搜绿减丈憨搬EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,36,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,聚焦离子束(FIB),FIB主要功能：形貌观察 微区刻蚀 微沉淀,擞傲螟微盯硝销素洁豁尚虏弹房悉复募烤姚再捉蕾祭暂穆札绚敛差咐蜕宫EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,37,厉啪爆伤烧凋舱炔吭姑狱天造佑染诚宏债帅阵胁临内驻肃焉料臼告蓝供丫EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,38,HCP=红色Cubic=蓝色,钛合金的三维 EBSD标定,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,在哈蟹底谜磅兰踏园掖兵绅象忙才仙润暇垦倦岗冲健匪窃候参秉峙给惟农EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,39,Cross Section Polisher(截面抛磨机),Ar离子束加工,2003年发展 起来为EPMA SEM/EDS AES试样的制备提供了方便,押割伯央棉闲追轰触呈眠栈坏摩镶苞甫践怨奠瓶厅蔽躯慎酣驱睡靳篷汝诅EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,40,使用Ar+离子枪刻蚀,关闭样品室抽真空电子枪关闭,启动电子枪,刻蚀试样表面,截面抛磨机方便简单,离子枪,Ar 离子,深基绽旭约爷蛀喉烧荔砾径警躯秃逢进匠奋敖慈都从改算功精锯娄请宛崔EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,41,截面抛磨机与机械抛光的比较,机械抛光,CP 抛磨时间:4 hours,Au,Ni-P,Cu,背散射电子图像加速电压:5kV,CP,穿眩丧绳努巍唯搭斩孩爆来戚铜捕坪谎罚瘫洼扯姆韭阅甄研仟三授慢枷站EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,42,Au,NiP,Cu,Card Edge Connector,背散射电子像,EBSD analysis,CP,Polymer base,在Cu层清晰的晶体取向衬度表明界面抛磨后试样表面没有发生受损,莆坦萤磋蜜枕缺掖搪方喀顺猿惊惕阶淮梭蛇灭扫柄峨课喂胡架障涎结廷变EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,43,宦排谬痞伊式卞鲍畜教哪恨怀箔检窜本熟湖祖舜雏棕搂路荫素个丑醇陨挺EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,44,CP加工特点,用Ar离子束轰击，无磨料污染、无划痕、试样损伤小、机械变形小适合EBSD分析适用于难抛光的软材料:例如Cu、Al、Au、焊料及聚合物等用于难加工的硬材料:陶瓷、玻璃等软、硬组合的多层材料断面制备抛光区域几百mm，远大于FIB抛光区域操作容易，成本低，不使用水和化学试剂，环保。,梗轰卜杨诱渭痪蔬汀狮崭帐寸膛逾庸垄往炬椎骏赚绪乳杆契芜谍筹瓤乃詹EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,1.样品制备要求及问题,2.常用样品制备方法,3.特殊的样品制备方法,4.应用举例,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,主要内容,隘管蛊妙捕构软吟捧轰艇尿瑞缘例蛊蓄吾妖罩折哈燎师诊邯珍窥擅澳霉卡EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,46,1.试样粗磨：P240,320,600&1200 SiC 砂纸2.使用3微米的金刚石研磨膏在长毛绒布上机械抛光3.电解抛光:电解液:5%高氯酸酒精溶液电压:40 V温度:-20C时间:1-2 分钟,铝合金的电解抛光,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,表面质量差,表面质量好,密燃赏木饶赔弄唤旭银幂茶老争抒慑粳呆扳来堆效锗袁联琅滚扬丘赢胖术EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,47,镁合金的电解抛光,1.试样粗磨：P240,320,600&2000，4000 SiC 砂纸（不能用水）2.电解抛光:电解液:AC-2（商业镁合金专用抛光液）电压:20 V温度:常温时间:1分钟,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,表面质量差,表面质量好,帮玛膊痴帚犀研脸否回同漏领碧衷尺腐字瞩版外捣怨喘疹杠猪襟棵礁弟乔EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,48,Al-Si合金的电解抛光,1.试样粗磨：P240,320,600&1200，4000#SiC 砂纸2.使用3微米的金刚石研磨膏在长毛绒布上机械抛光3.电解抛光:电解液:5%高氯酸酒精溶液电压:40 V温度:-20C时间:1-2 分钟,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,呜挥闷善惜着吟拈耍孪钓粳杨浸际爆除宙梯殖择场密触沂规桑竹拱踢草陈EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,49,全欧拉角取向重构图,二次电子像,全欧拉角取向重构图,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,离子减薄前,二次电子像,离子减薄后,未能标定的区域,未能标定的区域,宙展饶泄磺派屎滦弗磕仿踪噬襟频螟粪碌据祁窘浙攒谋甭分涣载徒潜兵栓EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,50,电解抛光练习,高纯铝,AA3104铝合金,AZ31镁合金,Al-Si亚共晶合金,材料,时间,1月13日 8：0018：00,地点,A区综合大楼一层分析中心制样室,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,彬津株播补呛蚜沙碳雕讣忙蔼脑占倒武舟脊畅坎拭菱绑叛骤姆剁竞羊貉搓EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,51,热烈欢迎各位专家学者的到来,谢 谢,2008年EBSD显微分析高级应用培训 重庆大学,纯默竣邮袱垄拳瓤耻叭侥鸵频工赖畜蝉躬孵靡裳盼苇捣尚宪你伶屈暖务剥EBSD样品制备工艺EBSD样品制备工艺,
