【博主簡(jiǎn)介】本人系一名半導(dǎo)體行業(yè)質(zhì)量管理從業(yè)者，旨在業(yè)余時(shí)間不定期的分享半導(dǎo)體行業(yè)中的：產(chǎn)品質(zhì)量、失效分析、可靠性分析和產(chǎn)品基礎(chǔ)應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。常言：真知不問(wèn)出處，所分享的內(nèi)容如有雷同或是不當(dāng)之處，還請(qǐng)大家海涵，如有需要可看文尾聯(lián)系方式，當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上均以“愛(ài)在七夕時(shí)”的昵稱為ID跟大家一起交流學(xué)習(xí)！

隨著科技水平的發(fā)展和工藝的進(jìn)步，電子產(chǎn)品向微型化、復(fù)雜化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，而其功能卻越來(lái)越強(qiáng)大、集成度越來(lái)越高、體積越來(lái)越小。一旦產(chǎn)品發(fā)生失效等問(wèn)題，很多正常的分析方法與手段多少都會(huì)受其影響 ，而產(chǎn)品的“切片”分析正是借助切片分析技術(shù)和高倍率顯微鏡確認(rèn)電子元器件的失效現(xiàn)象，分析工藝、原材料缺陷的手段。通過(guò)顯微鏡剖切技術(shù)制得的微切片，可用于更為微型化、復(fù)雜化和系統(tǒng)化的電子元器件結(jié)構(gòu)剖析、檢查電子元器件表面及內(nèi)部缺陷檢查。

所以，此時(shí)，“金相切片”分析技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。在近些年的電子行業(yè)，尤其是現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)與材料分析領(lǐng)域，“微切片”分析技術(shù)猶如一雙“火眼金睛”，能夠清晰揭示樣品截面的微觀結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于電子制造、材料研究、元器件分析等多個(gè)領(lǐng)域。

一、金相切片分析技術(shù)的概述

金相切片，又稱“微切片”或“截面切片”，英文全稱為：cross-section或x-section，它是通過(guò)樹(shù)脂固封樣品后進(jìn)行研磨拋光以觀察截面組織結(jié)構(gòu)的制樣方法。其主要用于檢測(cè)材料截面形貌、結(jié)合狀態(tài)、尺寸參數(shù)及異物定位，常配合立體顯微鏡、金相顯微鏡或掃描電鏡觀察分析，并與X射線等無(wú)損檢測(cè)手段聯(lián)用驗(yàn)證結(jié)果。

金相切片分析技術(shù)在PCB/PCBA/整機(jī)/零部件等制造行業(yè)中是最常見(jiàn)的也是最重要的分析方法之一，金相切片技術(shù)在電路板品質(zhì)檢測(cè)、PCBA焊接質(zhì)量的分析、樣本失效、原因的判斷、制程的改進(jìn)方面扮演了重要角色，作為客觀檢查、研究、解決方案尋求的根據(jù)。涉及到眾多應(yīng)用領(lǐng)域：如電子行業(yè)、金屬制品業(yè)、汽車制造業(yè)、通信設(shè)備、科研等。

經(jīng)過(guò)金相切片后的樣品常用立體顯微鏡或金相顯微鏡觀察形貌，如固態(tài)鍍層或焊點(diǎn)、連接部位的結(jié)合情況、是否有開(kāi)裂或微小縫隙(1μm以上的)、截?cái)嗝娌煌煞值慕M織結(jié)構(gòu)的截面形貌、金屬間化合物的形貌與尺寸測(cè)量、電子元器件的長(zhǎng)寬高等結(jié)構(gòu)參數(shù)。失效分析的時(shí)候磨掉阻礙觀察的結(jié)構(gòu)，露出需要觀察的部分，如異物嵌入的部位等，進(jìn)行觀察或失效定位，也可以用SEM/EDS掃描電鏡與能譜觀察形貌與分析成分。做完無(wú)損檢測(cè)(如X-ray、SAM）的樣品若發(fā)現(xiàn)疑似異常開(kāi)裂、異物嵌入等情況，同樣可以用切片的方法來(lái)驗(yàn)證。

二、金相技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

1、光學(xué)顯微鏡時(shí)代

金相學(xué)的創(chuàng)建及早期發(fā)展階段都是以光學(xué)顯微鏡為主要研究手段。Widmanstgtten在19世紀(jì)初用硝酸水溶液腐刻鐵隕石切片后觀察到片狀Fe-Ni奧氏體的規(guī)則分布(魏氏組織)，預(yù)告金相學(xué)即將誕生。

1863 年美國(guó)的H. C. Sorby(索氏)首次用顯微鏡觀察經(jīng)拋光并腐刻的鋼鐵試片，從而揭開(kāi)了金相學(xué)的序幕。

德國(guó)的Adoll Martens是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼y(tǒng)金相學(xué)家，為金相觀察在冶金界的傳播做出了很大貢獻(xiàn)。他改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法，而且與蔡司光學(xué)儀器廠合作設(shè)計(jì)適用于金相觀察的顯微鏡。他把金相學(xué)從單純的顯微鏡觀察擴(kuò)大提高成一門新學(xué)科?？梢哉f(shuō)他是金相技術(shù)方面的一位先驅(qū)。

19、20世紀(jì)之交，Roberts-Austen（奧氏）和Roogzeboom初步繪制出Fe-C相圖，為金相學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。

2、電子顯微鏡時(shí)代

1939年，Knoll及Ruska在實(shí)驗(yàn)室成功研制了電子顯微鏡，從此進(jìn)入電子顯微鏡時(shí)代。

回顧其發(fā)展歷程，首先是電子衍射與成像的結(jié)合使位錯(cuò)的直接觀察得以實(shí)現(xiàn)。高分辨電鏡已發(fā)展到分辨單個(gè)原子的水平，這就為九十年代發(fā)現(xiàn)和研究納米碳管創(chuàng)造了條件，開(kāi)辟了納米技術(shù)的新紀(jì)元。

這個(gè)過(guò)程是隨著掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、隧道掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、磁力顯微鏡和靜電力顯微鏡、彈道電子發(fā)射顯微鏡、光子掃描隧道顯微鏡等電鏡的研制成功而發(fā)展的。

三、金相切片分析技術(shù)的分類

金相切片分析如果是按研磨方向去分類的話，一般可分為：垂直切片和水平切片兩種：

1、垂直切片

即沿垂直于板面的方向切開(kāi)，觀察剖面狀況。垂直切片是切片分析中最常用的方式。

2、水平切片

是順著板子的疊合方向一層層向下研磨，用來(lái)觀察每一層面的狀況，通常用來(lái)輔助垂直切片進(jìn)行品質(zhì)異常的分析判定。

但如果是根據(jù)產(chǎn)品封裝方式的不同去分類的話，就可分為：冷鑲和熱鑲兩種：

1、冷鑲

使用環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂，在室溫下化學(xué)固化；

2、熱鑲

使用熱固性樹(shù)脂（如電木粉），加熱后冷卻固化。

當(dāng)然，該分析技術(shù)均遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IPC-TM-650 2.1.1F，適用于手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)化操作。

四、金相切片分析試驗(yàn)的流程

金相切片分析試驗(yàn)的制備過(guò)程通常包括以下步驟，這些步驟旨在確保試樣的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，以便進(jìn)行后續(xù)的金相顯微分析，所以通常情況，我們的金相切片制作流程是如下這種，但有時(shí)也會(huì)根據(jù)實(shí)際情況作一些微調(diào)，但大體步驟還是不變的，因?yàn)楸菊鹿?jié)主要跟大家分享的就是金相切片，所以我就不按以下步驟，會(huì)更詳細(xì)的展開(kāi)內(nèi)容跟大家分享了。

1、取樣

選擇合適的取樣部位和檢驗(yàn)面先進(jìn)行拍照留底，根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康倪x取有代表性的部位，例如分析金屬的缺陷和破損原因時(shí)，應(yīng)在發(fā)生缺陷和破損部位取樣，并在完好的部位取樣以進(jìn)行對(duì)比。

2、確定截取方法

根據(jù)金屬材料的性能選擇合適的截取方法，如鋸、車、刨、砂輪切割、電火花切割等。對(duì)于硬而脆的材料，如白口鑄鐵，可以用錘擊方法。

3、截取試樣尺寸

金相試樣的大小和形狀以便于握持、易于磨制為準(zhǔn)，通常采用直徑ф15～20mm、高15～20mm的圓柱體或邊長(zhǎng)15～20mm的立方體。總之，所截取出的樣品須符合樣品包埋盒的尺寸即可。

截取到了合適的尺寸后，還需要考慮所截取的樣品切割是否水平，如下圖所示，將樣品觀察面立在水平桌面，若樣品與桌面垂直，說(shuō)明觀察面截取或研磨質(zhì)量好;如樣品立在桌面上傾斜，可通過(guò)多次研磨立在桌面上驗(yàn)證后，達(dá)到樣品切割質(zhì)量。

4、樣品固定

要根據(jù)樣品的厚度，確定是否使用樣品夾，對(duì)于不使用樣品來(lái)的切片，為了減少切片在灌封固化前偏斜或傾倒，在對(duì)觀察位置不造成影響的前提下盡量做得矮寬些，同時(shí)，為了保證后續(xù)研磨拋光的質(zhì)量與方便程度，灌封后試樣高度不應(yīng)過(guò)低。

5、封膠調(diào)配

采用高精度、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、性能穩(wěn)定和反應(yīng)速度快等特點(diǎn)的電子天平對(duì)封膠配比進(jìn)行稱量。

一般所使用到的灌封膠，要看分析要求或有其它特殊要求去定奪。正常情況下，有嚴(yán)格配比的灌封膠為buehler環(huán)氧樹(shù)脂， 所使用的灌封膠為特魯利環(huán)氧水晶膠（固化時(shí)間不穩(wěn)定），但也有所用灌封膠是特魯利環(huán)氧水晶膠，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑沒(méi)有嚴(yán)格的配比要求，不需要對(duì)灌封膠進(jìn)行稱量。

6、真空含浸（包埋）

采用真空浸漬機(jī)對(duì)樣本抽真空，從樣品中抽出空氣，從而減少樣品與固化膠之間的縫隙，這樣一來(lái)即使研磨/拋光脆弱的樣本也不會(huì)受損。因包埋盒一般比較小巧，而真空浸漬機(jī)的鍋具都比較大，所以可同時(shí)對(duì)幾個(gè)樣品進(jìn)行包埋，正常包埋時(shí)間為30分鐘左右即可。

7、烘烤固化

將樣品投入烘箱進(jìn)行烘烤，使灌封膠加速固化。當(dāng)要采用烘烤加速固化時(shí)，應(yīng)向膠體供應(yīng)商詢問(wèn)烘烤溫度，因?yàn)椴煌哪z體，在固化時(shí)間和溫度上都會(huì)有所不同。而烘烤固化的設(shè)備一般都是采用遠(yuǎn)紅外鼓風(fēng)烘干箱，但也有采用真空干燥箱對(duì)樣本烘烤固化的。

在這里要強(qiáng)調(diào)的是：并非所有灌封膠均可以使用烘烤的方法進(jìn)行加速固化，當(dāng)不能烘烤固化時(shí)，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室室溫條件下固化的。

8、磨光（粗磨和細(xì)磨）

（a）粗磨

修整試樣的形狀，磨平切口，并去掉切割時(shí)產(chǎn)生的變形層。對(duì)于鋼鐵材料試樣，可先用砂輪粗磨平；對(duì)于軟材料，如鋁、銅等有色金屬，可用銼刀銼平。

(b）細(xì)磨

消除粗磨時(shí)產(chǎn)生的磨痕，為拋光做好準(zhǔn)備。細(xì)磨可分為手工磨和機(jī)械磨，目前機(jī)械磨是主要的磨樣方式。機(jī)械磨制通常使用預(yù)磨機(jī)，配合不同粗細(xì)的水砂紙進(jìn)行磨制。

9、拋光

拋光的目的是去除細(xì)磨后遺留在磨面上的細(xì)微磨痕，得到光亮無(wú)痕的鏡面。拋光的方法有機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光三種，其中機(jī)械拋光最為常用如OU6150全自動(dòng)磨拋機(jī)。機(jī)械拋光在拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細(xì)粉末的懸浮液。

以下是供大家參考的兩份研磨拋光步驟：

10、顯微觀察

第一次通過(guò)金相顯微鏡下觀察目的在觀察拋光效果、材料缺陷、碳化物析出、石墨組織(鑄鐵)。

11、微腐蝕（浸蝕）

在顯微鏡下觀察到拋光樣品的組織必須進(jìn)行金相分析腐蝕。腐蝕的方法有很多種，主要有化學(xué)腐蝕、電解腐蝕、恒電位腐蝕等，其中化學(xué)腐蝕最常用。

（a）化學(xué)腐蝕

采用化學(xué)試劑的溶解，借助于化學(xué)或電化學(xué)原理顯示金屬的組織?；瘜W(xué)腐蝕分為浸入法和擦拭法，當(dāng)光亮的表面逐漸失去光澤，到最終變成灰黑色，一般宜先淺腐蝕，待腐蝕后使用顯微鏡觀察腐蝕程度，如果組織未顯露可不經(jīng)拋光再進(jìn)行腐蝕。

（b）電解腐蝕

利用各相之間的電位差實(shí)現(xiàn)腐蝕。適用于化學(xué)侵蝕法不易侵蝕的具有極高化學(xué)穩(wěn)定性的合金，如耐熱鋼、熱電偶材料等。

（c）恒電位腐蝕

利用外加電壓在電解質(zhì)溶液中引發(fā)氧化還原反應(yīng)，從而析出或溶解特定物質(zhì)。

以下給大家分享的是當(dāng)前常見(jiàn)的“基銅”和“基銅與焊錫”兩種的腐蝕方法：

（a）基銅腐蝕

腐蝕液配置：純水：氨水：雙氧水=40：20：1；

基銅上再鍍銅：如果基層銅與電鍍銅之間的層與層看不清楚而又要求測(cè)量電鍍銅的厚度。如果切片僅用于檢查空洞或其它目的時(shí)，可以不要求微蝕處理。

鎳上再鍍金和基層銅上再鍍鎳：如果金與鎳或鎳與銅層相連看不清楚而又要求測(cè)量金或鎳厚度。

基銅上鍍鉛錫：如果鉛錫與銅之間看不清楚而又要求測(cè)量鉛錫厚度。

（b）基銅與焊錫腐蝕

腐蝕液配置：純水：氨水：雙氧水=40：20：1（基銅腐蝕）；

酒精：鹽酸=5：1（焊錫腐蝕）；

焊接后形成的IMC層厚度測(cè)量；

12、顯微觀察

第二次通過(guò)金相顯微鏡下觀察，主要是觀察材料的組織與分析，操作方法同第一次觀察。

13、照相拍圖

由金相顯微鏡照相可由照相機(jī)或熱感式印表機(jī)照出詳細(xì)且清晰的金相組織。

在每一步驟中，都需細(xì)心謹(jǐn)慎操作，嚴(yán)格按操作要求實(shí)施，因?yàn)槿魏尾僮魇д`都可能影響后續(xù)步驟，甚至造成假組織，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。此外，金相試樣制備是與制備人員制樣經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)的技術(shù)，制備人員的水平?jīng)Q定了試樣的制備質(zhì)量。

五、金相切片分析離子研磨（CP）介紹

金相切片樣品制作時(shí)的研磨拋光方法，一般除了傳統(tǒng)的機(jī)械研磨，還有離子研磨（CP），它是通過(guò)使用氬離子束撞擊樣品，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精度的電解/化學(xué)拋光、聚焦離子束（FIB）、超聲波拋光和流體拋光等等。

離子研磨適用于缺陷分析、異物分析、金相樣品制備等，尤其擅長(zhǎng)處理微小區(qū)域：

分析面積：微米級(jí)

截面研磨速度：300μm/小時(shí)（厚度100μm）

平面研磨速度：2μm/小時(shí)

定位精度：微米級(jí)

注意事項(xiàng)：不適用于低熔點(diǎn)或電損傷敏感樣品，樣品尺寸需控制在Φ50×25mm以內(nèi)。

離子研磨的原理是通過(guò)氬離子束加速撞擊樣品表面，產(chǎn)生微觀震動(dòng)、撞擊或擊穿爆破而使得表面結(jié)構(gòu)被破壞，成為碎片脫離表面，達(dá)到去層或切割的效果，由此制備尺度為微米級(jí)別的平滑表面。調(diào)整加速電壓、離子束流和角度等參數(shù)，可控研磨速度和樣品損傷程度，獲得最佳的觀察效果。

機(jī)械研磨與離子研磨制樣對(duì)比：

六、金相切片分析的限制因素

1、樣品如果大于5cm*5cm*2cm.需用切割等方法取樣后再進(jìn)行固封與研制

2、最小觀察長(zhǎng)度為1μmm，再小的就需要用到FIB來(lái)繼續(xù)做顯微切口。

3、常規(guī)固化比快速固化對(duì)結(jié)果有利，因?yàn)榘l(fā)熱較少、速度慢，樣品固封在內(nèi)的受壓縮膨脹力較小，固封料與樣品的黏結(jié)強(qiáng)度高，在研磨時(shí)極少發(fā)生樣品與固封樹(shù)脂結(jié)合面開(kāi)裂的情況。

4、金相切片是破壞環(huán)性的分析手段，要小心操作，一日被固封成切除、研磨，樣品就不可能恢復(fù)原貌。

七、金相切片分析技術(shù)的主要用途

一種觀察樣品截面組織結(jié)構(gòu)情況的最常用的制樣手段。

1、切片后的樣品常用立體顯微鏡或者金相測(cè)量顯微鏡觀察：固態(tài)鍍層或者焊點(diǎn)、連接部位的結(jié)合情況，是否有開(kāi)裂或微小縫隙（1um以上的）；截?cái)嗝娌煌煞莸慕M織結(jié)構(gòu)的截面形貌，金屬間化合物的形貌與尺寸測(cè)量；電子元器件的長(zhǎng)寬高等結(jié)構(gòu)參數(shù)可用橫截面的辦法用測(cè)量顯微鏡測(cè)量；失效分析的時(shí)候磨掉阻礙觀察的結(jié)構(gòu)，可以露出需要觀察的部分，例如異物嵌入的部位等，進(jìn)行觀察或者失效定位。

2、切片后的樣品可以用于SEM/EDS掃描電鏡與能譜觀察形貌與分析成份。

3、作完無(wú)損檢測(cè)如x-ray，SAM的樣品所發(fā)現(xiàn)的疑似異常開(kāi)裂、異物嵌入等情況，可以用切片的方法來(lái)觀察驗(yàn)證。

4、切片后的樣品可以與FIB聯(lián)用，做更細(xì)微的顯微切口觀察。

八、金相切片分析技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

金相切片技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了其強(qiáng)大的應(yīng)用價(jià)值。從PCB/PCBA板材的質(zhì)量檢測(cè)，包括各層厚度測(cè)量、鍍覆孔檢驗(yàn)、缺陷識(shí)別等；到電子組裝焊點(diǎn)的質(zhì)量評(píng)估，如填充情況、空洞、裂紋檢測(cè)；再到元器件的質(zhì)量檢測(cè)，如尺寸結(jié)構(gòu)、引腳鍍層工藝分析等，微切片技術(shù)都提供了不可或缺的支持。

1、PCB/PCBA板材質(zhì)量檢驗(yàn)

PCB結(jié)構(gòu)缺陷：PCB分層,孔銅斷裂等PCBA焊接質(zhì)量檢測(cè)；

2、電子組裝焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)估

BGA空焊、虛焊、孔洞、橋接、上錫面積等；

3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剖析

電容與PC銅箔層數(shù)解析、LED結(jié)構(gòu)剖析、電鍍工藝分析、材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷觀察等；

4、微小尺寸測(cè)量（一般大于1μm）

氣孔大小、上錫高度、銅箔厚度等。

需注意微切片屬于破壞性測(cè)試，往往會(huì)在外觀檢測(cè)、X-Ray等非破壞測(cè)試發(fā)現(xiàn)異常開(kāi)裂、異物侵入等情況之后進(jìn)行驗(yàn)證。下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)例來(lái)展示切片測(cè)試的實(shí)際流程：

實(shí)例一：電容漏電檢測(cè)

客戶送檢存在漏電現(xiàn)象的電容樣品一顆，我們首先對(duì)其進(jìn)行外觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電容表面存在裂紋。

接下來(lái)對(duì)電容表面裂紋位置進(jìn)行切片制作及斷面觀察，我們發(fā)現(xiàn)在電容的電極端存在45°裂紋，這是典型的應(yīng)力裂紋。推測(cè)該電容應(yīng)為外部機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致漏電失效。

實(shí)例二：PCBA插件孔潤(rùn)濕不良

a、金相&SEM斷面觀察

首先，對(duì)PCBA潤(rùn)濕不良的插件孔進(jìn)行斷面后金相、掃描電鏡（SEM）觀察，發(fā)現(xiàn)孔轉(zhuǎn)角位置的孔壁銅沒(méi)有錫覆蓋（1000倍下觀察）；波峰焊的錫從B面向A面（元件面）潤(rùn)濕，出現(xiàn)潤(rùn)濕不良的位置，正好位于沒(méi)有錫覆蓋的轉(zhuǎn)角位置。

b、傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析

對(duì)PCBA潤(rùn)濕不良的插件孔內(nèi)壁表面進(jìn)行FT-IR分析，從檢測(cè)結(jié)果可判斷孔內(nèi)有松香殘留，說(shuō)明孔壁有噴覆松香；此外未發(fā)現(xiàn)其它異物元素，排除異物污染孔壁造成上錫不良。

c、PCB光板插件孔斷面金相觀察

對(duì)PCB光板的插件孔進(jìn)行斷面金相觀察，孔轉(zhuǎn)角處有錫，最薄處0.402μm。

綜上分析所見(jiàn)，推測(cè)本次導(dǎo)致PCBA插件孔潤(rùn)濕不良的可能原因是：孔內(nèi)轉(zhuǎn)角處的銅表面沒(méi)有錫覆蓋，在SMT加工的波峰焊接工序，錫爐中的錫與轉(zhuǎn)角處未蓋錫的銅表面潤(rùn)濕擴(kuò)散不足，導(dǎo)致波峰焊接的錫不能從B面有效潤(rùn)濕到A面。

九、金相切片制作過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題點(diǎn)

問(wèn)1：樹(shù)脂膠的固化時(shí)間長(zhǎng)短與哪些因素有關(guān)？

答：（1）依照供應(yīng)商建議的配方比例調(diào)配樹(shù)脂膠混合體是非常重要的。對(duì)于冷埋樹(shù)脂系列來(lái)講，提高樹(shù)脂粉末的體積可以縮短固化時(shí)間；對(duì)于水晶膠系列來(lái)講，首先將促進(jìn)劑和樹(shù)脂充分?jǐn)嚢杈鶆蚍浅Ｖ匾缓筮m當(dāng)提高固化劑的體積含量可以縮短固化時(shí)間。（2）適當(dāng)提高環(huán)境溫度，可以縮短固化時(shí)間，因此烘烤是一種常規(guī)用來(lái)縮短固化時(shí)間的方法。

問(wèn)2：為縮短固化時(shí)間，是否固化劑或樹(shù)脂粉末越多越快？

答：否！固化劑或樹(shù)脂粉末太多，將直接增加樹(shù)脂混合體的粘度，樹(shù)脂混合體的粘度過(guò)高，將對(duì)微小孔的鑲埋造成虛埋作用，從而直接影響后續(xù)研磨樣品標(biāo)本的精確性。

問(wèn)3：為避免微小孔的虛鑲埋，還有那些方面需要注意？

答：樹(shù)脂充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，倒入到模具中時(shí)，應(yīng)從樣品標(biāo)本的一側(cè)倒入，以便樹(shù)脂混合體能將孔或空隙中的空氣全部趕出。盡量避免樹(shù)脂膠直接從樣品的正上方倒入，這樣的操作容易導(dǎo)致孔或空隙中的空氣滯留在樣品中而形成虛鑲埋。

問(wèn)4：金相切片為什么需要拋光？

答：切片在研磨過(guò)程中，因受磨料切削力的影響而產(chǎn)生形變，細(xì)磨可以去除粗磨中的形變，而拋光的主要作用是消除細(xì)磨過(guò)程中的形變。當(dāng)然如果切片樣品不作為定量分析的依據(jù)，拋光處理過(guò)程也可以省除。

問(wèn)5：怎樣分清楚金相切片各不同金屬層的厚度？

答：樣品標(biāo)本經(jīng)過(guò)拋光處理后，用金相微蝕液腐蝕5--10秒，然后在放大鏡下就可以清楚地看出各金屬層之間的厚度了。

問(wèn)6：切片樣品標(biāo)本的拋光是否越久越好？

答：否！一般拋光5--10秒即可,拋光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致樣品邊緣出現(xiàn)發(fā)暗情形。注意拋光過(guò)程中，應(yīng)該依次對(duì)每個(gè)方向都均勻進(jìn)行拋光，以消除各個(gè)方向在細(xì)磨過(guò)程中所殘余的形變。

問(wèn)7：金相切片拋光過(guò)度后應(yīng)該怎樣復(fù)原處理？

答：只需再經(jīng)過(guò)5-10秒的細(xì)磨后，重新拋光即可。

問(wèn)8：金相切片研磨過(guò)程中速度應(yīng)該怎樣控制？

答：研磨過(guò)程速度不宜過(guò)快，速度越快單位切削越強(qiáng)，樣品標(biāo)本的形變也就越大，導(dǎo)致后續(xù)細(xì)磨和拋光過(guò)程中，消除形變的能力越弱。

問(wèn)9：金相切片研磨過(guò)程中研磨機(jī)上的水流量應(yīng)該怎樣控制？

答：研磨過(guò)程中，水流量應(yīng)該盡量大一點(diǎn)，以便即時(shí)散除研磨過(guò)程中的熱量和即時(shí)帶走研磨碎片，從而減少形變和避免研磨碎片殘留樣品標(biāo)本表面。

十、金相技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

首先，觀察手段的改進(jìn)使金相學(xué)有了明顯的變化。光學(xué)顯微鏡雖然有簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，但是它的分辨率不高，僅能觀察金相組織中幾十微米尺度的細(xì)節(jié)。

目前，它的主要發(fā)展趨勢(shì)是定量金相學(xué)，也就是把光學(xué)顯微鏡配上電子計(jì)算機(jī)，對(duì)顯微組織的一些特征進(jìn)行定量的分析。為了獲得更高的分辨率以觀察更細(xì)微的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，透射式電子顯微鏡在三十年代初研制成功，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，它的分辨率已接近或達(dá)到分辨單個(gè)原子的水平。后來(lái)，為了觀察凸凹不平的大塊試樣，掃描電子顯微鏡又應(yīng)運(yùn)而生。

這些電子光學(xué)儀器不但有極高的分辨率，并且能進(jìn)行微區(qū)電子衍射分析，給出有關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。不僅如此，在配上X射線譜儀及電子能量譜儀后，還能進(jìn)行小到幾納米范圍的化學(xué)成分分析。

由此可見(jiàn)，這些電子光學(xué)分析儀器已經(jīng)使我們對(duì)金屬的顯微組織結(jié)構(gòu)的研究深入到原子的層次，成為現(xiàn)代金相學(xué)研究的重要手段。其次，隨著新材料的不斷出現(xiàn)，金相學(xué)的范圍也逐漸擴(kuò)大，并滲透到其它材料領(lǐng)域中去，發(fā)展成為材料科學(xué)。

同時(shí)，金相學(xué)已經(jīng)與數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科相互融合，相得益彰。各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展會(huì)促進(jìn)金相學(xué)的研究，金相學(xué)的發(fā)展也能對(duì)材料、地質(zhì)礦物的研究產(chǎn)生積極影響。

十一、金相技術(shù)的未來(lái)展望

金相學(xué)的誕生已有一個(gè)多世紀(jì)，并且已成為一門成熟的學(xué)科。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金相學(xué)也在不斷充實(shí)新的內(nèi)容和擴(kuò)大它的領(lǐng)域。由于其研究意義十分深遠(yuǎn)，會(huì)有十分廣闊的前景。

1、對(duì)合金鋼熱處理的研究

鋼的熱處理原理是以鋼在加熱和冷卻過(guò)程中的相變?yōu)橐罁?jù)的，金相技術(shù)則是相變研究的重要手段。利用金相法研究不同鋼種在不同溫度下的等溫分解過(guò)程，并綜合成等溫轉(zhuǎn)變曲線，從中引出了臨界淬火速度的概念，明確了不同合金元素對(duì)淬透性的影響。形狀記憶合金也是通過(guò)金相分析而發(fā)現(xiàn)的。

2、控制機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量

產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，比如我們鍋爐行業(yè)，從原材料驗(yàn)收、焊接工藝評(píng)定、加工工藝的控制的質(zhì)量評(píng)定等，都要分別按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)金相和其他的檢驗(yàn)來(lái)確定合格與否。

3、失效分析

機(jī)械裝備和零件在使用過(guò)程中難以避免的，會(huì)出現(xiàn)變形、斷裂、磨損及腐蝕等形式的失效，分析失效原因，并找出預(yù)防及補(bǔ)救措施，就是失效分析。失效分析涉及眾多學(xué)科和技術(shù)，需要廣泛收集原始資料并運(yùn)用多種技術(shù)手段進(jìn)行測(cè)試分析。其中對(duì)于判別失效最重要和最廣泛的手段就是金相分析，而某些失效事故往往只須金相分析就可做出結(jié)論。

而現(xiàn)在的金相切片分析技術(shù)正是一種對(duì)樣品進(jìn)行破壞性試驗(yàn)的技術(shù)手段，是電子制造行業(yè)中最常見(jiàn)的也是最重要的分析方法之一，前期切片樣品制備質(zhì)量的好壞將直接影響失效部位觀察、分析的準(zhǔn)確性。

總的來(lái)說(shuō)，金相分析市場(chǎng)的發(fā)展前景廣闊，受到了行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)，同時(shí)也面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于市場(chǎng)參與者來(lái)說(shuō)，如何提高技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量，以滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，將是他們面臨的主要挑戰(zhàn)。

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審核編輯 黃宇