O núcleo da descoberta microscópica "sem danos" é a eliminação gradual da camada de danos superficiais através do processo de remoção de materiais controlado com precisão, evitando ao mesmo tempo a introdução de novos defeitos e, finalmente, obtendo uma superfície lisa e plana adequada para a microobservação. As etapas científicas e o mecanismo de remoção de materiais podem ser divididos em as seguintes fases:

Passos científicos: controle em etapas do grinding grosso ao refinamento

Fase de moagem

Utilize papel de lixa com grânulos mais grossos (por exemplo, 180-400 meshes) ou discos de diamante para remover as camadas de corte danificadas, a pele de óxido e as irregularidades macroscópicas da superfície da amostra a pressões elevadas (1-2N/cm²) e velocidades médias (150-300rpm). Esta fase dilui rapidamente a amostra através do corte mecânico, mas precisa controlar a pressão e o tempo para evitar sobreaquecimento da superfície ou deformação plástica devido ao corte excessivo. Por exemplo, as amostras de liga de alumínio devem ser resfriadas por meio de um sistema de refrigeração a água durante a moagem bruta para evitar a recristalização do grão devido ao efeito térmico.

Fase de refinamento

Mude gradualmente para papel de lixa mais fino (600-2000 meshes) ou placas de molienda de carboneto de silício, reduzindo a pressão para 0,5-1N / cm² e aumentando a velocidade de rotação para 200-400 rpm. Esta fase refina a rugosidade da superfície através do corte fino, eliminando os arranhões deixados pelo desgaste bruto, ao mesmo tempo que usa o atrito do abrasivo e da superfície do material para remover a camada de tensão residual. Por exemplo, as amostras de aço precisam usar etanol sem água como lubrificante durante o refinamento, reduzindo a adesão das peças de ferro e evitando arranhos na superfície.

Fase de polimento

Polimento químico-mecânico (CMP) a pressões extremamente baixas (0,1-0,5N/cm²) e baixas velocidades de rotação (50-150 rpm) com um tecido polido (como seda, tecido de peluche) em combinação com polidor de alumínio ou dióxido de silício (tamanho de partículas 0,05-1 μm). As partículas no líquido de polimento removem a superfície microscópica através do atrito mecânico, enquanto o polidor reage químicamente com a superfície do material para formar uma camada suave fácil de remover e acelerar o processo de alisação. Por exemplo, as amostras de liga de cobre devem ser polidas com um líquido polido contendo ácido cítrico, eliminando a camada de oxidação superficial por quelação para evitar arranhões.

Mecanismo de remoção de materiais: sinergia mecânica-química

Corte mecânico

As fases de abrasão grosseira e fina são dominadas pelo corte mecânico, onde as partículas abrasivas são incorporadas na superfície da amostra sob a pressão para remover o material por deslizamento, rolagem ou arado. Este processo requer o controle do tamanho e da pressão do abrasivo para evitar que a força de corte de uma única partícula resulte em descascagem de grãos ou expansão de microfissuras.

Corrosão química

A fase de polimento suaviza a camada superficial através da reação química entre o polidor e a superfície do material, reduzindo a resistência ao corte. Por exemplo, quando as amostras de aço inoxidável são polidas, os íons de raiz nitrato no líquido de polimento corroem seletivamente a base de ferro, mantendo a camada protetora de óxido de cromo para obter a remoção seletiva.

Efeitos Sinérgicos

A sinergia entre os efeitos mecânicos e a corrosão química é a chave para a exposição "sem danos". O corte mecânico fornece força para a planejamento da superfície, enquanto a corrosão química reduz danos mecânicos ao suavizar a camada da superfície. Por exemplo, no polimento de materiais semicondutores, como o silício, a solução de hidroxido de potássio reage com a superfície do silício para gerar silicatos solúveis, enquanto o efeito mecânico do tecido de polimento acelera a separação do produto da reação para alcançar a uniformidade atômica.

Parâmetros-chave de controle

Pressão e velocidade de rotação: a pressão excessiva leva à deformação plástica da superfície e a eficiência é baixa se for muito pequena; A velocidade de rotação deve corresponder à pressão para evitar o sobreaquecimento local.

Tamanho da partícula do abrasivo: a escolha de gradientes grossos a finos pode refinar gradualmente a superfície e reduzir os danos residuais.

Refrigeração e lubrificação: refrigerantes à base de água ou óleo reduzem a temperatura, reduzem o atrito e impedem a oxidação da superfície ou a adesão de desgastes.

Tempo de polimento: a qualidade da superfície deve ser monitorada em tempo real através do microscópio para evitar que o polimento excessivo cause um rebote da rugosidade da superfície.

Através do controle preciso das etapas e mecanismos acima mencionados, a máquina de molho de fase metálica pode obter a remoção de defeitos de superfície sob a premissa de manter a microestrutura original do material, fornecendo amostras de alta qualidade para análise de fase metálica, teste de dureza microscópica, etc. Por exemplo, na detecção de fase metálica de lâminas de motores de aviação, a máquina de fresamento totalmente automática pode controlar o erro de planejamento da amostra dentro de ± 0,01 mm para garantir a clara exposição de características microscópicas como o limite de cristal e o limite de fase.