SYJ-400劃片切割機切割EBSD樣品

實驗材料：鎳基單晶高溫合金圓棒試樣材料，樣品如下圖所示；

圖1 圓棒樣品圖

實驗設備：

      由沈陽科晶自動化設備有限公司制造的SYJ-400劃片切割機、MTI-3040加熱平臺，實驗設備如圖2所示；

圖2 實驗所用設備圖

實驗目的：

      首先將φ15㎜的圓棒試樣用SYJ-400劃片切割機切割成厚度為3㎜的圓片，然后用SYJ-400劃片切割機在3㎜厚的圓片試樣上切取7㎜×7㎜的方塊試樣。

實驗過程：

      將SYJ-400劃片切割機專用載樣塊、樹脂陶瓷墊塊及圓棒試樣一同放到加熱平臺進行預熱。載樣塊、樹脂陶瓷墊塊、樣品三者之間用石蠟進行粘結，石蠟的融化溫度大約80℃左右，當加熱平臺溫度達到石蠟融化溫度后將石蠟涂抹在三者之間將要進行連接的位置。樹脂陶瓷墊塊放在載樣塊的上方，防止切割時由于切割行程過長將載樣塊損傷，為了使圓棒試樣更穩(wěn)固旁邊放兩塊小的楔形樹脂陶瓷墊塊加以固定，固定好的樣品如下圖3所示；

圖3 固定好的樣品示意圖

      將固定好的圓棒樣品裝載到劃片切割機的載樣臺上，調整好樣品位置后設置切割參數對樣品進行切割。圓棒試樣為鎳基單晶高溫合金，是材質比較堅硬的金屬，因此我們選用適合切割金屬的SiC鋸片對樣品進行切割，切割樣品時切割速度設置為1㎜/min，切割時將鋸片調到最大轉速。切割過程中用水對樣品進行冷卻，防止因鋸片和樣品之間的摩擦產生大量的熱使鋸片磨損嚴重，同時由于過多的熱量使樣品內部產生大量的內應力，給樣品后期的觀察帶來干擾，與電火花線切割機切割的樣品相比用劃片切割機切割的樣品產生的內應力要小得多。切割樣品時用水進行冷卻既可以減輕鋸片的磨損量，又可以降低樣品中內應力的產生。為防止切割過程中水花四濺，要用防濺盒將鋸片和樣品遮擋起來，裝載好的樣品如圖4所示；

圖4 在設備上固定好的樣品圖

      切割時切割次數設置為7，切割后產生6片標準試樣片，試樣片及其尺寸如下圖5所示，與電火花切割的金屬相比，切割后的樣品表面光滑，只有輕微切割痕跡，而無熱灼傷層產生，具有比較優(yōu)秀的切割面。對切割后的樣品尺寸進行測量可見，切割后的樣品厚度與設置的樣品厚度相比有一定的尺寸偏差，這是因為高速旋轉的鋸片在切割過程中會產生一定的抖動，切割速度越快，鋸片抖動量越大。因此，若不要求樣品尺寸精確，想快速切割樣品可以選用較快的切割速度進行切割，若想得到好的切割尺寸和光滑的切割面應盡可能降低切割速度。

圖5 切割后的試樣片形貌及尺寸

      切割后將樣品每三個排列一行，排列成兩行，重復固定試樣的步驟，將試樣片固定在載樣塊上，用SYJ-400劃片切割機在圓形試樣片上切取7㎜×7㎜的方塊試樣作為EBSD樣品進行進一步的處理。切割時速度設置VZ=VX=1㎜/min切割后的EBSD樣品如圖6所示；

圖6 切割后的EBSD樣品圖

      從圖6可見切割后的圓片中心的小方形試樣塊就是所要的7㎜×7㎜的EBSD樣品，根據不同掃描電鏡對EBSD樣品尺寸要求不同，EBSD樣品大致可分為兩種尺寸，一種是在10×10×3㎜尺寸以下的樣品，一種是在7×7×3㎜以下尺寸的樣品，這里我們選做的是7×7×3㎜的樣品，這樣的樣品可以同時滿足兩種設備的要求。切割完成后就可以對樣品進行下一步的研磨和拋光的操作了。

SYJ-400劃片切割機選用原因：

      SYJ-400 CNC劃片切割機采用大扭矩交流無刷電機，通過帶輪組驅動主軸轉動，使主軸轉數在300rpm-3000rpm內可調。適用于各種晶體、陶瓷、玻璃、礦石、金屬等材料的劃片和切割。本機X軸滑板行程：210mm；Y軸滑板行程：110mm；Z軸滑板行程：90mm；步進電機定位精度：0.01mm；最大切割深度：50mm；步進電機定位精度可達到0.01mm，樣品工作臺可進行360°旋轉，并配有十字夾具（90°定位模），可根據材料的尺寸選用適合的鋸片與夾鋸墊。配有防水罩，并可通過節(jié)流閥控制冷卻液流量。是實驗室及生產單位理想的精密切割設備之一。 作者：沈陽科晶