Технологія аналізу руйнування за допомогою металографічного мікроскопа
1. Метод спостереження металографічного мікроскопа
Основним принципом металографічного мікроскопа, який використовується в матеріалознавстві, є спостереження за станом поверхні об’єкта шляхом відбиття світла від поверхні зразка. Через відмінності в мікроструктурі, кристалічній структурі, хімічному складі та шорсткості поверхні матеріалу відображення світла змінюється, що призводить до утворення підкладки, як показано на малюнках 3-5.
Максимальна роздільна здатність оптичного мікроскопа обмежена довжиною хвилі видимого світла і, як правило, може бути визначена за критерієм Пейлі, який становить d=0,61 λ/(N • A)
У формулі: d – роздільна здатність;
λ — довжина хвилі видимого світла
N. A – числова апертура.
Якщо в металографічному мікроскопі використовується зелений фільтр, значення k може бути приблизно рівним {{0}},5 мкм, а для більших допустимих числових апертур з N · A 1,4 це неможливо розрізняти тонкі структури розміром менше 0,2 мкм. Через властиві недоліки низького збільшення та невеликої фокусної глибини зразки оптичних мікроскопів з розділеним стрижнем обмежуються плоскими поверхнями зламу, тоді як міцні поверхні зламу з великими хвилястостями неможливо спостерігати та аналізувати за допомогою оптичних мікроскопів.
При аналізі руйнування при руйнуванні металографічна мікроскопія в основному використовується для спостереження за мікроструктурою матеріалів і морфологією тріщин, які належать до сфери металографічного аналізу і тут не розглядатимуться. При спостереженні за тріщинами необхідно не тільки спостерігати та аналізувати морфологічні характеристики, орієнтацію, властивості, а також початок і кінець самої тріщини, а й спостерігати та аналізувати ситуацію навколо тріщини та нормального тіла, зміни в мікротвердість з обох сторін тріщини, розподіл включень і морфологічні характеристики оксидів або продуктів корозії всередині тріщини.
Нещодавно було досягнуто нового прогресу в застосуванні оптичної мікроскопії для спостереження за розгалуженнями, з появою нових типів оптичних мікроскопів з конфокальними панорамними лінзами; Крім того, технологію реплікації пластикового вуглецю можна використовувати для спостереження морфології зламу під оптичною мікроскопією.
2. Основні оптичні прилади, що застосовуються
Інструменти, які використовуються в технології аналізу зламу за допомогою металографічного мікроскопа, в основному включають оптичні прилади, такі як металографічний мікроскоп і стереомікроскоп із подвійними лінзами.
Через малу глибину фокусування металографічного мікроскопа необхідно, щоб досліджувана поверхня зламу була досить плоскою, навіть дуже близькою до площини. Тобто за допомогою оптичного мікроскопа зазвичай неможливо оглянути грубі та нерівні поверхні зламу.
Під час спостереження поверхні зламу під металографічним мікроскопом зазвичай використовується збільшення приблизно від 100 до 500. При застосуванні металографічного аналізу для вивчення морфологічних характеристик поверхонь зламу необхідно встановити пристрій для затискання зразка зламу на столику мікроскопа, щоб забезпечити довільне регулювання обмеження нахилу поверхні спостереження зламу, щоб спостережувана частина зламу була перпендикулярна осі мікроскопічного затемнення.
Хвилеподібна морфологія поверхні зламу ускладнює повне фокусування зображення під металографічним мікроскопом, що означає, що під металографічним мікроскопом можна отримати лише чіткі зображення менших ділянок. Щоб подолати цей недолік, дуже маленьку ділянку поля зору можна вибрати в середовищі оптичного мікроскопа x400 для зйомки полярних фотографій, а потім сфокусовані частини на цих самих фотографіях поля зору можна обрізати без необхідності вставляти ці фотографії в одне зображення відповідно до відносних позицій кожного розділу. Цей метод досить громіздкий, але з точки зору розширення використання оптичних мікроскопів він все ж можливий. Особливо для підрозділів, які зараз не мають електронної мікроскопії, це має більш практичне значення.
Іншим типом оптичного мікроскопа є бінокулярний стереомікроскоп, який зазвичай використовує збільшення від xl до x 100 і має сильне відчуття стереозіру. Його можна поєднувати з фототехнікою.
Нещодавно Маклачін розробив оптичний мікроскоп з більшою глибиною фокусування, який можна використовувати для аналізу та вивчення морфології мікроскопічних тріщин.
