【博主簡介】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。常言：真知不問出處，所分享的內(nèi)容如有雷同或是不當(dāng)之處，還請大家海涵，如有需要可看文尾聯(lián)系方式，當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)平臺上均以“愛在七夕時(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，而其功能卻越來越強(qiáng)大、集成度越來越高、體積越來越小。一旦產(chǎn)品發(fā)生失效等問題，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，它是通過樹脂固封樣品后進(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射線等無損檢測手段聯(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、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量、電子元器件的長寬高等結(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。做完無損檢測(如X-ray、SAM）的樣品若發(fā)現(xiàn)疑似異常開裂、異物嵌入等情況，同樣可以用切片的方法來驗(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，從而揭開了金相學(xué)的序幕。

德國的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，開辟了納米技術(shù)的新紀(jì)元。

這個(gè)過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，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，用來觀察每一層面的狀況，通常用來輔助垂直切片進(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)氧樹脂或丙烯酸樹脂，在室溫下化學(xué)固化；

2、熱鑲

使用熱固性樹脂（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，對于不使用樣品來的切片，為了減少切片在灌封固化前偏斜或傾倒，在對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，對于環(huán)氧樹脂與固化劑沒有嚴(yán)格的配比要求，不需要對灌封膠進(jìn)行稱量。

6、真空含浸（包埋）

采用真空浸漬機(jī)對樣本抽真空，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。對于鋼鐵材料試樣，可先用砂輪粗磨平；對于軟材料，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層厚度測量；

12、顯微觀察

第二次通過金相顯微鏡下觀察，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），它是通過使用氬離子束撞擊樣品，實(shí)現(xiàn)微米級精度的電解/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，尤其擅長處理微小區(qū)域：

分析面積：微米級

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

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、最小觀察長度為1μmm，再小的就需要用到FIB來繼續(xù)做顯微切口。

3、常規(guī)固化比快速固化對結(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)生樣品與固封樹脂結(jié)合面開裂的情況。

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量；電子元器件的長寬高等結(jié)構(gòu)參數(shù)可用橫截面的辦法用測量顯微鏡測量；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、作完無損檢測如x-ray，SAM的樣品所發(fā)現(xiàn)的疑似異常開裂、異物嵌入等情況，可以用切片的方法來觀察驗(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，包括各層厚度測量、鍍覆孔檢驗(yàn)、缺陷識別等；到電子組裝焊點(diǎn)的質(zhì)量評估，如填充情況、空洞、裂紋檢測；再到元器件的質(zhì)量檢測，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；

2、電子組裝焊點(diǎn)質(zhì)量評估

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試，往往會(huì)在外觀檢測、X-Ray等非破壞測試發(fā)現(xiàn)異常開裂、異物侵入等情況之后進(jìn)行驗(yàn)證。下面通過兩個(gè)實(shí)例來展示切片測試的實(shí)際流程：

實(shí)例一：電容漏電檢測

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

接下來對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插件孔潤濕不良

a、金相&SEM斷面觀察

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

b、傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析

對PCBA潤濕不良的插件孔內(nèi)壁表面進(jìn)行FT-IR分析，從檢測結(jié)果可判斷孔內(nèi)有松香殘留，說明孔壁有噴覆松香；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，推測本次導(dǎo)致PCBA插件孔潤濕不良的可能原因是：孔內(nèi)轉(zhuǎn)角處的銅表面沒有錫覆蓋，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濕擴(kuò)散不足，導(dǎo)致波峰焊接的錫不能從B面有效潤濕到A面。

九、金相切片制作過程中易出現(xiàn)的問題點(diǎn)

問1：樹脂膠的固化時(shí)間長短與哪些因素有關(guān)？

答：（1）依照供應(yīng)商建議的配方比例調(diào)配樹脂膠混合體是非常重要的。對于冷埋樹脂系列來講，提高樹脂粉末的體積可以縮短固化時(shí)間；對于水晶膠系列來講，首先將促進(jìn)劑和樹脂充分?jǐn)嚢杈鶆蚍浅Ｖ匾?，然后適當(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)用來縮短固化時(shí)間的方法。

問2：為縮短固化時(shí)間，是否固化劑或樹脂粉末越多越快？

答：否！固化劑或樹脂粉末太多，將直接增加樹脂混合體的粘度，樹脂混合體的粘度過高，將對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3：為避免微小孔的虛鑲埋，還有那些方面需要注意？

答：樹脂充分?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，以便樹脂混合體能將孔或空隙中的空氣全部趕出。盡量避免樹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4：金相切片為什么需要拋光？

答：切片在研磨過程中，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)，拋光處理過程也可以省除。

問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)間過長，將導(dǎo)致樣品邊緣出現(xiàn)發(fā)暗情形。注意拋光過程中，應(yīng)該依次對每個(gè)方向都均勻進(jìn)行拋光，以消除各個(gè)方向在細(xì)磨過程中所殘余的形變。

問7：金相切片拋光過度后應(yīng)該怎樣復(fù)原處理？

答：只需再經(jīng)過5-10秒的細(xì)磨后，重新拋光即可。

問8：金相切片研磨過程中速度應(yīng)該怎樣控制？

答：研磨過程速度不宜過快，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)磨和拋光過程中，消除形變的能力越弱。

問9：金相切片研磨過程中研磨機(jī)上的水流量應(yīng)該怎樣控制？

答：研磨過程中，水流量應(yīng)該盡量大一點(diǎn)，以便即時(shí)散除研磨過程中的熱量和即時(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，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，這些電子光學(xué)分析儀器已經(jīng)使我們對金屬的顯微組織結(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淬透性的影響。形狀記憶合金也是通過金相分析而發(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、焊接工藝評定、加工工藝的控制的質(zhì)量評定等，都要分別按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，通過金相和其他的檢驗(yàn)來確定合格與否。

3、失效分析

機(jī)械裝備和零件在使用過程中難以避免的，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)行測試分析。其中對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。

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

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審核編輯 黃宇