CN116558932B - 一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料性能检测技术领域，具体为一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，根据热镶样机的镶样筒的直径和需要镶嵌成的小尺寸试样的直径制作圆环柱模具，将圆环柱模具放入镶样机，再放入样品，加入镶样粉进行镶样，实现小尺寸试样的制备；本发明可以在一个镶样机上实现不同尺寸（原有尺寸或更小尺寸）试样的制备，减少了采购不同规格镶样机的成本，大幅度提高了试样制备时尺寸的可选择性，在试样制备领域具有广阔的前景；在大尺寸镶样机上实现了小尺寸试样的制备，有利于提高后续金相检测时的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能检测技术领域，具体为一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法。
背景技术
通常，金相试样的制备包括取样、镶样、磨制、抛光，其中镶样是至关重要的一环。镶样便于实现对不规则样品的把持，可以覆盖其锋利边缘，在一定程度上保护操作者，提高手工制样的安全；对金相样品镶嵌可以使得进行后续磨抛的试样具有统一的尺寸，方便进行保存和管理；同时，镶样还可以防止金相样品边缘倒角，对于一些易碎的样品，对其进行镶嵌可以起到保护作用；此外，在制样完成进行后续检测时，还可以在镶嵌试样上刻字、贴标签等，便于对不同试样进行观察。
热镶样机因其操作简单、试样尺寸精确、硬度高、保边性好、无气味等优点被广泛使用，目前大多数金属样品的镶嵌都采用热镶样机，使用镶样粉包裹金相样品，通过加热加压使得镶样粉和金相样品冷却成型，得到的试样具有规则的形状和固定的尺寸。但是目前大多数的热镶样机都配备的是固定的较大尺寸的镶样筒，这样会使得镶嵌得到的试样尺寸单一化，并且大尺寸试样在进行金相检测（SEM、ASPEX等）的时间冗长，在一定程度上降低了检测效率。如果要实现小尺寸试样的镶嵌，还需要采购对应规格的镶样机，额外增加成本。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，在一种大尺寸热镶样机上即可以实现不同小尺寸试样的镶嵌。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1和小尺寸试样的直径D2，制作外径为D1内径为D2的圆环柱模具；
S2、将圆环柱模具放入热镶样机，再放入样品，加入镶样粉进行镶样，得到小尺寸试样。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，镶样粉的加入量为M2，
M2=
式中，M1为在热镶样机的镶样筒不放入样品的情况下制备直径为D1高度为H1的空白镶嵌试样所需的密度为ρ1的镶样粉的质量；ρ2为制备小尺寸试样加入的镶样粉的密度；H2为要制备的小尺寸试样的高度。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，镶样粉的材质包括丙烯酸树脂、酚醛树脂、酚醛树脂和玻璃纤维的混合物、酚醛树脂和石墨的混合物、亚克力和无机填充的混合物、环氧树脂和有机/无机填充物的混合物等。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，镶样粉的赋存状态可为颗粒状、粉末状等任意形态。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，热镶样机为自动热镶样机或手动热镶样机。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，模具材质包括钢铁、有色金属及其合金等金属类材质，也包括聚四氟乙烯、硬质塑料、亚克力、玻璃、坩埚、氧化物、石墨等非金属类材质。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，样品为金属样品、坩埚样品、耐材样品、塑料样品等任何可用于镶嵌的样品。
作为本发明所述的一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，样品的形状不限，样品尺寸可置于模具即可。
本发明的有益效果如下：
本发明提出一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，根据热镶样机的镶样筒的直径和小尺寸试样的直径制作圆环柱模具，将圆环柱模具放入镶样机，再放入样品，加入镶样粉进行镶样，实现小尺寸试样的制备；本发明可以在一个镶样机上实现不同尺寸试样的制备，减少了采购不同规格镶样机的成本，大幅度提高了试样制备时尺寸的可选择性，在冶金试样制备领域具有广阔的前景；在大尺寸镶样机上实现了小尺寸试样的制备，有利于后续进行金相检测时检测效率的提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的模具的结构示意图；
图2为本发明小尺寸试样镶嵌示意图。
1-热镶样机，2-圆环柱模具，3-样品，4-镶样筒底座。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的主要目的是提出一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，在一种大尺寸热镶样机上即可以实现不同小尺寸试样的镶嵌。
根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机1的镶样筒的直径D1和小尺寸试样的直径D2，制作外径为D1内径为D2的圆环柱模具2，如图1所示；
S2、如图2所示，将圆环柱模具2放入热镶样机1，再放入样品3至镶样筒底座4上，加入镶样粉进行镶样，得到小尺寸试样。
优选的，所述步骤S2中，镶样粉的加入量为M2，
M2=
式中，M1为在热镶样机的镶样筒不放入样品的情况下制备直径为D1高度为H1的空白镶嵌试样所需的密度为ρ1的镶样粉的质量；ρ2为制备小尺寸试样加入的镶样粉的密度；H2为小尺寸试样的高度；所述ρ1和ρ2可以相同也可以不同。
优选的，所述步骤S2中，镶样粉的材质包括丙烯酸树脂、酚醛树脂、酚醛树脂和玻璃纤维的混合物、酚醛树脂和石墨的混合物、亚克力和无机填充的混合物、环氧树脂和有机/无机填充物的混合物等；镶样粉的赋存状态可为颗粒状、粉末状等任意形态。
优选的，所述步骤S2中，热镶样机为自动热镶样机或手动热镶样机，热镶样机的镶样筒的直径可以为30~60mm。
优选的，所述步骤S2中，模具材质包括钢铁、有色金属及其合金等金属类材质，也包括聚四氟乙烯、硬质塑料、亚克力、玻璃、坩埚、氧化物、石墨等非金属类材质。
优选的，所述步骤S2中，样品为金属样品、坩埚样品、耐材样品、塑料样品等任何可用于镶嵌的样品。
优选的，所述步骤S2中，样品的形状不限，样品尺寸可置于模具即可。
优选的，所述模具的高度为H3，由于样品的放入，小尺寸试样的高度H2会略高于模具的高度H3，可用刀具切割、磨抛等方式去除高于模具的高度部分的试样。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=30 mm和小尺寸试样的直径D2=25 mm，制作外径为30 mm内径为25 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为10.002 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为30 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为1.026 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为1.026 cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =6.945g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入6.945 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为25 mm的小尺寸试样。
实施例2
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=30 mm和小尺寸试样的直径D2=25 mm，制作外径为30 mm内径为25 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为10.001 g的丙烯酸树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为30 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.868 cm，计算得到丙烯酸树脂镶样粉的密度为1.630 g/cm3；采用密度相同的丙烯酸树脂镶样粉制备高度为0.868 cm的小尺寸试样，称取丙烯酸树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =6.945g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入6.945 g的丙烯酸树脂镶样粉进行镶样，得到直径为25 mm的小尺寸试样。
实施例3
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=50 mm和小尺寸试样的直径D2=25 mm，制作外径为50 mm内径为25 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为9.998 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为50 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.369 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度为1.630 g/cm3的丙烯酸树脂镶样粉制备高度为0.369 cm的小尺寸试样，称取丙烯酸树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =2.955g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入2.955 g的丙烯酸树脂镶样粉进行镶样，得到直径为25 mm的小尺寸试样。
实施例4
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=60 mm和小尺寸试样的直径D2=25 mm，制作外径为60 mm内径为25 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为10.004 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为60 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.257 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为0.3cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =2.031g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入2.031 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为25 mm的小尺寸试样。
实施例5
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=50 mm和小尺寸试样的直径D2=30 mm，制作外径为50 mm内径为30 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为10.001 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为50 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.369 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度为1.630 g/cm3的丙烯酸树脂镶样粉制备高度为0.5 cm的小尺寸试样，称取丙烯酸树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =5.761g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入5.761 g的丙烯酸树脂镶样粉进行镶样，得到直径为30 mm的小尺寸试样。
实施例6
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=60 mm和小尺寸试样的直径D2=30 mm，制作外径为60 mm内径为30 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为9.996 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为60 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.256 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为0.256 cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =2.505g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入2.505 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为30 mm的小尺寸试样。
实施例7
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=60 mm和小尺寸试样的直径D2=50 mm，制作外径为60 mm内径为50 mm的圆环柱石墨模具；
S2、用天平称量质量为10.002 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为60 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为0.257 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为0.257 cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =6.960g；
将圆环柱石墨模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入6.960 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为50 mm的小尺寸试样。
实施例8
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=30 mm和小尺寸试样的直径D2=20 mm，制作外径为30 mm内径为20 mm的圆环柱合金模具；
S2、用天平称量质量为10.002 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为30 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为1.026 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为1.026 cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =4.449g；
将圆环柱合金模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入4.449 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为20 mm的小尺寸试样。
实施例9
一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1=30 mm和小尺寸试样的直径D2=15 mm，制作外径为30 mm内径为15 mm的圆环柱坩埚模具；
S2、用天平称量质量为10.002 g的酚醛树脂镶样粉，不放入金相试样，然后在直径为30 mm的自动热镶样机上直接镶样获得空白镶嵌试样的高度为1.026 cm，计算得到酚醛树脂镶样粉的密度为1.379 g/cm3；采用密度相同的酚醛树脂镶样粉制备高度为1.026 cm的小尺寸试样，称取酚醛树脂镶样粉的量为M2，
M2=
= =2.500g；
将圆环柱坩埚模具放入热镶样机，再放入金属样品至镶样筒底座上，加入2.500 g的酚醛树脂镶样粉进行镶样，得到直径为15 mm的小尺寸试样。
本发明根据热镶样机的镶样筒的直径和小尺寸试样的直径制作圆环柱模具，将圆环柱模具放入镶样机，再放入样品，加入镶样粉进行镶样，实现小尺寸试样的制备；本发明可以在一个镶样机上实现不同尺寸试样的制备，减少了采购不同规格镶样机的成本，大幅度提高了试样制备时尺寸的可选择性，在冶金试样制备领域具有广阔的前景；在大尺寸镶样机上实现了小尺寸试样的制备，有利于后续进行金相检测时检测效率的提高；以扫描电镜为例，可以一次性在试样台放入多个小尺寸试样，可以节省时间，提高检测效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据热镶样机的镶样筒的直径D1和要制备的小尺寸试样的直径D2，制作外径为D1内径为D2的圆环柱模具；
S2、将圆环柱模具放入热镶样机，再放入样品，加入镶样粉进行镶样，得到小尺寸试样；镶样粉的加入量为M2，
M2= ，
式中，M1为在热镶样机的镶样筒不放入样品的情况下制备直径为D1高度为H1的空白镶嵌试样所需的密度为ρ1的镶样粉的质量；ρ2为制备小尺寸试样加入的镶样粉的密度；H2为要制备的小尺寸试样的高度。
2.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，所述步骤S2中，镶样粉的材质包括丙烯酸树脂、酚醛树脂、酚醛树脂和玻璃纤维的混合物、酚醛树脂和石墨的混合物、亚克力和无机填充的混合物、环氧树脂和有机/无机填充物的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，所述步骤S2中，镶样粉的赋存状态包括颗粒状、粉末状。
4.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，所述步骤S2中，热镶样机为自动热镶样机或手动热镶样机。
5.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，所述步骤S2中，模具材质为包括钢铁、有色金属及其合金的金属类材质和包括聚四氟乙烯、硬质塑料、亚克力、玻璃、坩埚、氧化物、石墨的非金属类材质。
6.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于所述步骤S2中，样品为包括金属样品、坩埚样品、耐材样品、塑料样品的可用于镶嵌的样品。
7.根据权利要求1所述的利用大尺寸热镶样机制备小尺寸试样的方法，其特征在于，所述步骤S2中，样品的形状不限，样品尺寸可置于模具即可。
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