严格要求使用金刚石抛光膏，因为热固结钛具有出色的硬度和韧性。标准磨料通常无法干净利落地切割这种材料，会导致表面缺陷或涂抹。只有金刚石抛光膏才能产生化学蚀刻和后续显微分析所需的无划痕镜面光洁度。
固结钛的机械强度要求使用能够切割而非变形的磨料。没有金刚石抛光所达到的光学清晰度，Keller试剂等化学蚀刻剂就无法有效显示材料的内部晶粒结构。
钛的机械挑战
克服高硬度
热固结钛块非常坚硬。软质或易碎磨料在此表面上会过快磨损。
金刚石颗粒保持其锋利的切削刃，确保材料被有效去除，而不是仅仅在样品上摩擦。
解决材料韧性问题
钛不仅坚硬，而且具有机械韧性。这意味着它在制备过程中容易发生塑性变形和涂抹。
如果磨料不能锐利地切割，它会将材料拖过表面。金刚石抛光膏可最大程度地减少这种变形，防止产生隐藏真实微观结构的“涂抹层”。
预蚀刻要求
实现镜面光洁度
为了分析微观结构，表面必须是光学平整且高度反射的。
金刚石抛光膏是去除先前研磨阶段造成的变形的最后一步。它可以消除细小的划痕，否则这些划痕会散射光线并模糊视觉数据。
实现化学侵蚀
主要参考资料强调了使用Keller试剂进行蚀刻。该化学过程依赖于原始表面才能正确工作。
如果在抛光阶段仍有划痕，蚀刻剂将优先攻击这些划痕而不是晶界。这会导致出现看起来像结构特征但实际上是制备缺陷的伪影。
解锁微观结构数据
可视化晶粒形貌
表面抛光和蚀刻后，晶粒的真实形状就会显现出来。
无划痕的表面可以清晰地定义晶界，从而能够准确测量晶粒尺寸和分布。
检测拉长结构
固结钛通常表现出由热处理过程产生的定向织构或拉长结构。
这些特征可能很微妙。没有金刚石抛光提供的高对比度光洁度，这些定向指示器可能会融入制备不良表面的背景噪声中。
识别细小的再结晶晶粒
该过程允许观察非常细小的再结晶晶粒。
这些特征是微观的，很容易被表面粗糙度隐藏。镜面光洁度是确保在金相显微镜下分辨这些微小细节的唯一方法。
制备中的常见陷阱
虚假结构的风险
未能使用金刚石抛光膏通常会在表面留下“流动的金属层”。
蚀刻后，这种流动的层会形成虚假的微观结构，不能代表主体材料。这会导致对固结质量做出不正确的结论。
划痕去除不完全
一个常见的错误是过快地进入最终抛光阶段。
金刚石抛光膏有效，但它无法去除粗磨留下的深槽。在施加金刚石抛光膏之前，必须逐渐打磨底层表面，以避免残留的深划痕。
为您的分析做出正确选择
为确保您的数据有效，请根据您需要观察的内容来调整您的方法：
- 如果您的主要重点是晶粒形貌：请确保获得纯粹无划痕的镜面光洁度，因为划痕会混淆Keller试剂显示的边界。
- 如果您的主要重点是工艺验证：请特别注意拉长结构和细小的再结晶晶粒，因为这些可以确认热固结的历史。
钛微观结构的准确解释始于抛光的机械精度。
总结表：
| 钛制备中的挑战 | 对分析的影响 | 为何需要金刚石抛光膏 |
|---|---|---|
| 高硬度 | 常规磨料迅速变钝 | 保持锋利的切削刃以实现高效去除 |
| 材料韧性 | 易于涂抹和变形 | 最大程度地减少“流动层”以显示真实结构 |
| 表面划痕 | 蚀刻后模糊晶界 | 产生化学侵蚀所需的镜面光洁度 |
| 微观细节 | 隐藏细小的再结晶晶粒 | 提供高分辨率成像的光学清晰度 |
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参考文献
- Г. А. Прибытков, В. П. Кривопалов. Hot Consolidation of Titanium Powders. DOI: 10.3390/powders2020029
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
