Page 80 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

陈玉龙, 等: 电子背散射衍射制样用振动抛光装置的设计及应用

导电和多相试样 [ 11 ] 。离子束处理具有对试样损伤 控制器组成, 振动抛光装置结构及其实物照片如图
小、 基本无变形层等特点, 是制备 EBSD 试样较为理 1所示。该振动盘底座为正拉式, 由可动框架、 电磁
想的方法, 然而其处理面积小, 不适用于制备较大尺 铁、 板弹簧片、 底座和隔振胶垫等组成。电磁铁安装
寸的试样。振动抛光是通过产生接近水平的振动来 在底座中央, 4 组板状弹簧片一端以一定角度倾斜
实现平稳的抛光过程, 不受试样导电性的影响, 能有 固定在底座上, 另一端固定在可动框架上。振动盘
效减小试样的变形程度和表面应力, 可用于各种硬 底座功率为150W , 高度为150mm , 可动框架直径

度材料的抛光。郭明虎等 [ 12 ] 研究了振动幅度、 载荷 为160mm 。抛光盘由耐腐蚀的聚氯乙烯( PVC ) 材

和抛光时间对振动抛光制备镍基高温合金 EBSD 试 料圆形底板和圆管黏结而成, 内径为203mm , 高度

样品质的影响, 发现振幅的影响最大, 抛光时间的影 为50mm , 外径为225mm 。抛光盘中间开有圆孔,
响最小。郜鲜辉等 [ 10 ] 对比了不同 EBSD 制样方法, 采用螺柱将其固定在振动盘底座的可动框架上。由
研究结果表明振动抛光比电解抛光、 化学浸蚀更适 于只采用一颗螺柱来固定抛光盘, 因此整个抛光盘
合 金 属 基 复 合 材 料 EBSD 试 样 的 制 备。 的拆装十分方便, 便于使用后的清洗。抛光盘中间

MICHALSKA 等 [ 13 ] 的研究也表明振动抛光比电解 还黏有内径为20mm 的挡圈, 防止抛光液进入中间
抛光更适合2205双相不锈钢 EBSD 试样的终抛光。 圆孔。此外, 整个抛光盘表面涂敷有常温型自干特
振动抛光可用于各种金属材料的终抛光。目 氟龙涂料, 具有疏水、 疏油和防黏等特点, 使用带背
前, 市售的 EBSD 振动抛光设备具有结构复杂、 质量 胶抛光布, 揭下后不留残胶。装置的控制器为市售
较大、 价格较高等问题, 阻碍了振动抛光在 EBSD 试 振动盘底座控制器, 安装于底座的外罩上。控制器
样制备中的广泛应用。笔者根据振动抛光的基本原 具有半波和全波两种模式可选, 分别对应频率为

理, 利用市售振动盘底座自制了一种振动抛光装置, 50 , 100Hz , 输出电压可调整为0~100% 。通过调
该装置结构简单、 操作方便、 成本低廉。研究结果表 整电压幅度来控制振动抛光过程中试样的振动
明, 设计的振动抛光装置能够有效制备出具有良好 幅度。
表面质量的 EBSD 试样, 并能准确获得金属材料的 自制振动抛光装置的工作原理为: 通电后由控

显微组织和取向等信息。 制器产生一定频率和幅度的脉冲电压, 驱动电磁铁
不断吸合可动框架底部的铁块, 使可动框架产生垂
1 自制振动抛光装置结构
直方向的振动。由于弹簧片的倾斜作用, 垂直方向
1.1 装置构成 的振动转换为可动框架绕轴线的扭转运动。装在抛
从商用 EBSD 制样用振动抛光机的振动系统结 光盘内的试样受该扭摆振动的作用发生水平左右振
构图 [ 14 ] 可以看出, 其与工业中常见的振动盘送样装 动。当 振 动 频 率 为 50 Hz 时,试 样 可 产 生

置相同。以市售振动盘底座为基础来设计振动抛光 3000个 / min周期的有效抛光动作。试样表面不断

装置。整个装置所用的材料和零件都可以方便采购 地与抛光液相互滑动, 微小的表面变形层不断被去
且价格低廉。设计的装置由振动盘底座、 抛光盘和 除, 直到表面几乎无应力。

图1 振动抛光装置结构示意及其实物照片
1.2 试样夹具 图2 )。托板采用聚乳酸( PLA ) 3D 打印而成, 并设有
在抛光过程中, 设计了可加配重的专用夹具。试 一定深度的凹槽, 以保证试样装夹后在夹具表面露出
样夹具由夹持座、 配重块、 托板和固定螺栓等组成( 见 一定尺寸。夹持座、 配重块和固定螺柱材料都为耐腐
6 4