圖1 手/自動切割機Discotom-6。
近年來，各種新型材料不斷涌現，也推動了金相技術的飛速發展，本文介紹了固體材料材相研究和檢測中的金相制樣技術進展。
自上世紀初以來，隨著科學技術和現代化建設的迅猛發展，金相技術獲得前所未有的進展。各種新型材料不斷涌現，光學顯微鏡的功能不斷完善，掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及X衍射技術的應用，都使金相技術向更高深范疇推進。從對金屬產品的研究發展到對復合材料、電子材料、晶體材料和地礦材料的顯微分析，亦即從金相學發展到對固體材料微觀研究的材相學。為適應這種發展需要，對固體材料的材相研究和檢測的制樣技術和設備亦應有相應的發展。
圖2 鑲嵌機CitoPress-20。
為使各種固體材料能在光學顯微鏡和電子顯微鏡下研究和檢測其結構，首先要制備一個具有能反映出被檢材料的真實結構，試樣表面不能有因制樣不當產生的塑性變形和損傷的顯微結構，而且試樣的制備重現性要好。同時，要求能在盡可能快的時間內制備試樣，而且每個試樣的制樣成本要低，即使用的消耗材料要省，花費的人工要少，制樣的時間要短。
根據上述要求，金相試樣的制備，首先要選取一個具有代表性部位的金相試樣，經過切割、鑲嵌和研磨/拋光等工序，使金相試樣獲得一個光潔度如鏡面一樣的表面，供在光學顯微鏡下進行觀察。它將所有組織結構保留在里面，制備的試樣應平整，表面不倒角，觀察時不允許因表面不平整而使一部分地區組織清晰，而另一部分地區組織不清晰；試樣表面不允許存在殘留雜質和被拉的空洞，或在石墨和夾雜物上覆蓋污物等人為缺陷。
圖3 全自動切割機Exotom-150。
丹麥司特爾公司創建于1875年，是有130多年歷史的金相制備設備的供應商，它專注于固體材料分析設備的生產和研發，相關產品在全球占有很高的市場的份額。司特爾公司金相制樣設備既有手動的、機械的，又有半自動的和全自動程序控制。制樣設備先進，制備的質量優良，完全能滿足生產檢驗和材料研究。
制樣三大工序
制樣主要有三個工序組成：
切割
■將有代表性的試樣用濕式的砂輪片切割機切割下來；
■試樣切割面平整，變形最小，組織不發生損傷和改變；
■保證切割面具有最小的后續工序；
■濕式砂輪切割速度快，精度高而且經濟；
■為使切割有高的效率，切割試樣時可用專門冷卻液進行噴淋冷卻；
■選用適當的切割砂輪片進行高效的切割；
■用快速、穩定的夾具系統來夾緊試樣，以保證切割的質量。
Struers可提供各種型號切割機，既有手動的的Labotom-3，手動/自動的Discotom-6、Discotom-60/65，也有全自動的Axitom、Exotom-150，還有用于精密切割的Accutom-5、Accutom-50和Secotom-10。
圖4 真空冷鑲機CitoVac。
鑲嵌
對太小的試樣、形狀復雜的試樣、需要保護邊緣的試樣、多孔的試樣、有裂紋的試樣，或需要有一定標準尺寸或形狀的試樣可用鑲嵌的方法將試樣進行鑲嵌，以便于用手或在試樣座里進行研磨和拋光。
選擇方法有二：
■熱鑲嵌：將需鑲嵌的試樣放入一定尺寸和形狀的模具，用樹脂在加熱狀態，將試樣鑲嵌在樹脂里，這種試驗方法要用一臺熱鑲樣機來進行，而且每次只能鑲1~2個試樣，耗時約8min左右。
Struers的熱鑲樣機有CitoPress-1、10、20三種型號。
■冷鑲嵌：將欲鑲嵌的試樣放在模具里，將冷環氧樹脂加固化劑攪拌后，使被鑲試樣在樹脂中固化，約8h就可將已固化試樣取出。這種冷鑲樣的方法可進行大批量鑲樣，不需固定設備，僅需冷鑲樹脂和模具即可，這種方法尤其適用于熱敏材料鑲嵌。為了能適應具有孔隙的粉末冶金試樣和有裂紋的試樣，可用冷鑲機進行鑲樣。
圖5 半自動研磨/拋光機Tegra。
這二種方法各具優缺點，但一般來說，熱鑲嵌的質量及硬度都優于冷鑲嵌。
研磨、拋光
在九十年代前，金相試樣的研磨，一般都用碳化硅或氧化鋁磨料的金相砂紙來進行研磨，一般砂紙研磨消耗較大，且磨樣的質量較差，從粗到細要更換5~6種砂紙，時間約10~15min；尤其大面積的試樣，耗時更長。拋光一般用氧化鉻或氧化鋁磨料，拋光約5~10min，一般拋光質量無法保證，都是根據經驗來制備試樣。