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金相显微镜

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主题：【分享】相衬显微镜的原理及其应用

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2009/3/26 12:58:56 12楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2.2 相衬显微镜在相衬显微镜中：照明光线经过环形光栏成筒形光束，借助于辅助透镜使之与相环重合。若试样表面平整光滑，光线经过试样表面反射进入物镜，原试样表面上高凸相与低凹相有一个很小的相位差。凸相反射光为直射光S，凹相反射光为P=S+D，高凸相上的S与低凹相上的S经过相环被移项和调幅。衍射光由各个方向进入物镜，投射在整个相板上，其中经过相环部分的衍射光经过移相和调幅后，本来就很弱的衍射光变得更微弱，因此可以忽略不计。这样就把直射光和衍射光分开了，即直射光经过相环，而衍射光经过相板上相环以外的其他部分。这样凹相的S经过相环后与D同相或反相且具备干涉条件相干涉叠加，共光线被减弱或加强，从而使两相微小的高度差转变为大的光强的差别，提高了显微组织的衬度差。一般高度差在100~1500都可以在相衬显微镜下得到较好的观察效果。若两相高度差大于1500，这时P与S的相位差加大，而已制备好的相环则只能使S提前或推迟π/2，这时经过移相后的S则不能认为与D同相或反相，叠加后的干涉效果不明显。当两相的高度差小于100时，P与S的相差非常小，即衍射光D非常微弱，S经过调幅后仍远高于D，叠加后干涉效果同样也不明显。对一般的相衬显微镜，两相高度差为250左右时物象的衬度最好。

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2009/3/26 13:00:15 13楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

三、相衬技术在材料科学研究中的应用
一般显微镜不易分辨的具有微小的高差显微组织，可以采用相衬方法观察。由于相衬方法能够把一个小的相位差转变为大的衬度差，因此用相衬方法观察的试样表面制备要特别仔细，不留划痕。
下面列举相衬方法实际应用的一些例子。
3.1 相变浮凸的观察
在材料热处理后相变中，其中马氏体、贝氏体的相变都有浮凸。这些相变浮凸用一般显微镜很难观察到。将试样抛光，真空下发生相变，不用腐蚀就可以在相衬显微镜下看到衬度不同的浮凸现象。如图13、14所示。

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2009/3/26 13:02:42 14楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

3.2 过共析钢的球化退火组织的观察
过共析钢经球化退火后的组织为：铁素体基体上分布着大量渗碳体的颗粒。在显微组织显示时，经硝酸酒精溶液化学腐蚀，铁素体易腐蚀而溶解得快，渗碳体不易腐蚀而凸起在铁素体基体上，由于铁素体和渗碳体对光的反射率差不多，在一般显微镜下都是白亮的，只看到黑暗的相界。有的地方腐蚀不够均匀，很难分辨。如图15为在一般显微镜下观察的结果，图16是在正相衬照明条件下观察的结果，渗碳体为白亮的，铁素体为灰暗的，两相反差明显。可以非常清楚地看出球化的程度，很容易根据灰度对渗碳体颗粒大小和分布进行定量分析。另外根据同样的原理，高速钢的淬火组织在正相衬照明下，由于碳化物高出基体而呈明亮色，很清晰地看出碳化物的数量多少及分布情况。对于高凸于基体上的显微组织观察以正相衬为宜。

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2009/3/26 13:03:24 15楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

3.3 铸造合金的枝晶偏析的观察
铸造合金因为由不同的合金元素组成，凝固温度不同。一般熔点高的较纯的相先凝固，呈树枝状生长，熔点低的合金量高的相后凝固，在先凝固的树枝间偏析。这种组织在金相试样上，由于其耐腐蚀的程度不同而有高低差别之分，但在一般显微镜下由于反差小而不易分辨，在相衬照明下由于反差大则很容易看出偏析的状况。许多时效合金在相衬显微镜下能清楚地显示时效后第二相析出的情况。
3.4 滑移线的观察
金属在塑性变形过程中会发生滑移，滑移将出现滑移和滑移带。在一般显微镜下只能看到比较粗大的滑移带，如果用相衬法则可以看到细小的滑移带和滑移线。图17为纯铝试样蠕变后滑移带在一般显微镜下观察的结果，图中箭头所指黑色系统就是滑移带图18为采用正相衬方法观察结果，滑移带呈白色条纹。

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