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相襯顯微鏡的光學(xué)原理及相襯技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用分析?

相襯顯微鏡又叫相差顯微鏡。通常我們用金相顯微鏡觀察試樣的顯微組織，是靠試樣表面反射光的強(qiáng)弱(即黑白灰度的不同)來鑒別它。有的顯微組織由于其反射率 和吸收率不同，而產(chǎn)生不同的灰度。反射率較大者，則組織較明亮;反射率較小者，組織比較灰暗。當(dāng)試樣上兩相的反射系數(shù)相同，僅有因輕微浸蝕或各相硬度不同 而使拋光時形成微小凹凸，或者有塑性變形及第二類共格相變引起的表面浮凸，這時樣品表面的反射光沒有強(qiáng)度的差別，只有光程的微小差別。對此一般金相顯微鏡 明場就不易鑒別，當(dāng)表面高低起伏極小時，更難辨別，而相襯技術(shù)成功地解決了這一問題。一般表面高低差在100~1500范圍內(nèi)均能用相襯顯微鏡來觀察。

相襯原理是荷蘭的物理學(xué)家澤爾尼克(Zernike)于1934年建立，并在實(shí)際應(yīng)用中獲得巨大成就，曾獲得1953年度的物理學(xué)諾貝爾獎。相襯顯微分析是最成功的應(yīng)用之一。

相襯顯微鏡在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用

一般顯微鏡不易分辨的具有微小的高差顯微組織，可以采用相襯方法觀察。由于相襯方法能夠把一個小的相位差轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮囊r度差，因此用相襯方法觀察的試樣表面制備要特別仔細(xì)，不留劃痕。

下面列舉相襯顯微鏡實(shí)際應(yīng)用的一些例子。

、相變浮凸的觀察在材料熱處理后相變中，其中馬氏體、貝氏體的相變都有浮凸。這些相變浮凸用一般顯微鏡很難觀察到。將試樣拋光，真空下發(fā)生相變，不用腐蝕就可以在相襯顯微鏡下看到襯度不同的浮凸現(xiàn)象。

第二、過共析鋼的球化退火組織的觀察

過共析鋼經(jīng)球化退火后的組織為：鐵素體基體上分布著大量滲碳體的顆粒。在顯微組織顯示時，經(jīng)硝酸酒精溶液化學(xué)腐蝕，鐵素體易腐蝕而溶解得快，滲碳體不易腐 蝕而凸起在鐵素體基體上，由于鐵素體和滲碳體對光的反射率差不多，在一般顯微鏡下都是白亮的，只看到黑暗的相界。有的地方腐蝕不夠均勻，很難分辨。如圖 15為在一般顯微鏡下觀察的結(jié)果，圖16是在正相襯照明條件下觀察的結(jié)果，滲碳體為白亮的，鐵素體為灰暗的，兩相反差明顯。可以非常清楚地看出球化的程 度，很容易根據(jù)灰度對滲碳體顆粒大小和分布進(jìn)行定量分析。另外根據(jù)同樣的原理，高速鋼的淬火組織在正相襯照明下，由于碳化物高出基體而呈明亮色，很清晰地 看出碳化物的數(shù)量多少及分布情況。對于高凸于基體上的顯微組織觀察以正相襯為宜。

第三、鑄造合金的枝晶偏析的觀察

鑄造合金因?yàn)橛刹煌暮辖鹪亟M成，凝固溫度不同。一般熔點(diǎn)高的較純的相先凝固，呈樹枝狀生長，熔點(diǎn)低的合金量高的相后凝固，在先凝固的樹枝間偏析。這種 組織在金相試樣上，由于其耐腐蝕的程度不同而有高低差別之分，但在一般顯微鏡下由于反差小而不易分辨，在相襯照明下由于反差大則很容易看出偏析的狀況。許 多時效合金在相襯顯微鏡下能清楚地顯示時效后第二相析出的情況。

第四、滑移線的觀察

金屬在塑性變形過程中會發(fā)生滑移，滑移將出現(xiàn)滑移和滑移帶。在一般顯微鏡下只能看到比較粗大的滑移帶，如果用相襯法則可以看到細(xì)小的滑移帶和滑移線。圖 17為純鋁試樣蠕變后滑移帶在一般顯微鏡下觀察的結(jié)果，圖中箭頭所指黑色系統(tǒng)就是滑移帶圖18為采用正相襯方法觀察結(jié)果，滑移帶呈白色條紋。