金相顯微鏡作為材料微觀組織分析的關鍵工具，通過光學成像技術觀察金屬及合金的顯微結構，其樣品要求需兼顧光學成像原理與材料特性分析需求。以下是金相顯微鏡對樣品的核心要求及具體說明：

一、表面平整度與光潔度

金相顯微鏡依賴反射光成像，樣品表面平整度直接影響成像質量：

宏觀平整：樣品觀察面需與載玻片平行，避免因傾斜導致圖像局部失焦。例如，塊狀金屬樣品需通過機械拋光消除切割痕跡，確保表面無明顯凹凸。

微觀光潔：表面粗糙度需小于光學系統景深（通常為微米級），以減少散射光干擾。拋光后的樣品應呈現鏡面效果，可通過目視檢查或干涉儀量化評估。

二、鑲嵌與尺寸適配性

樣品尺寸需與顯微鏡載物臺兼容，同時滿足觀察需求：

尺寸限制：塊狀樣品直徑或邊長通常不超過30毫米，厚度不超過10毫米；粉末或顆粒樣品需鑲嵌成規則塊體。

鑲嵌處理：小尺寸或易碎樣品（如薄片、斷口）需用熱固性樹脂（如酚醛樹脂）或冷鑲嵌料（如環氧樹脂）固定，防止觀察時移動或脫落。鑲嵌后需暴露觀察面，并確保邊緣與樹脂界面平滑過渡。

三、腐蝕與染色工藝控制

金相組織顯示依賴化學腐蝕或染色處理，需精確控制工藝參數：

腐蝕劑選擇：根據材料成分選擇腐蝕劑，如鋼鐵常用4%硝酸酒精溶液，鋁合金用Keller試劑。腐蝕時間需通過試驗優化，避免過度腐蝕導致組織模糊或欠腐蝕導致特征不清晰。

染色技術：對相界面不清晰的材料（如某些非金屬夾雜物），可采用電解染色或化學染色增強對比度。染色后需徹底清洗并干燥，防止殘留液干擾觀察。

四、清潔度與污染物控制

表面污染物會遮擋組織特征或引入假象：

去除油污：樣品制備各環節（如切割、磨削）需使用無水乙醇或丙酮超聲清洗，避免機油、切削液殘留。

防止氧化：腐蝕后的樣品需立即用流動水沖洗，并用吹風機冷風干燥，防止表面氧化層形成。長期保存的樣品可浸入無水乙醇或真空封裝。

五、厚度與透光性平衡（針對透射模式）

部分金相顯微鏡支持透射光觀察，需控制樣品厚度：

薄片樣品：用于觀察非金屬夾雜物或孔隙的樣品需減薄至50-100微米，確保透光性。減薄方法包括機械研磨、電解拋光或離子束減薄。

半透明處理：對厚樣品，可通過雙面拋光至半透明狀態，結合反射光與透射光聯合成像，增強組織層次感。

六、硬度與加工硬化控制

制備過程可能引入表面硬化層，需通過特定工藝消除：

避免過熱：機械拋光時需控制壓力與轉速，防止局部溫度升高導致組織變化。例如，鋼鐵樣品拋光后可能形成0.1-1微米的變形層，需通過電解拋光去除。

*終處理：對硬度敏感材料（如高碳鋼、鈦合金），*后一道拋光需使用軟質拋光布（如絲綢）與低濃度拋光液，減少表面損傷。

七、多相組織保留完整性

樣品制備需避免組織改變或相脫落：

脆性相保護：含陶瓷相或第二相顆粒的材料（如金屬基復合材料），需采用低應力切割與拋光方法，防止相界面剝離。例如，碳化硅顆粒增強鋁基復合材料需使用金剛石切割片與膠體二氧化硅拋光液。

孔隙率保持：多孔材料（如泡沫金屬）需避免制備過程中孔隙塌陷，可采用冷凍干燥或真空浸漬樹脂固定孔隙結構。

八、標識與方向性記錄

樣品需明確標識觀察方向與位置，確保結果可追溯：

方向標記：在樣品邊緣刻劃箭頭或字母，指示觀察面取向（如橫向、縱向、徑向）。對各向異性材料（如軋制板材），方向標記可輔助分析織構演變。

位置記錄：對大型構件（如渦輪葉片），需繪制取樣位置圖，并在顯微照片中標注比例尺與方向，便于與宏觀缺陷關聯分析。