Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Materials Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Matérialographie optique Partie 1 : Préparation de l'échantillon

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

La matériographie est une méthode d'imagerie et d'analyse microscopiques des matériaux solides. En particulier la matériographie étudie qualitativement la porosité dans le matériau, la taille et la répartition de la forme des grains, et le degré d'isotropie des microstructures.

Une telle analyse détaillée nécessite une préparation spécifique d'échantillons de matériaux solides. Cette vidéo illustrera les quatre étapes principales effectuées pour préparer un échantillon de quatre analyses matériagraphiques optiques.

La matériographie est utilisée pour caractériser les matériaux solides. Avec cette méthode, l'analyse qualitative, ainsi que l'analyse quantitative peuvent être effectuées. Dans cette vidéo, nous nous concentrerons sur les informations qualitatives obtenues pour un solide. En matérialisme, l'échantillon peut être sondé avec la lumière, ou avec un faisceau d'électrons. Selon le choix de l'outil de sondage, l'échantillon doit être préparé de différentes manières. Nous démontrons ici les principes de préparation de l'échantillon pour la matériographie optique de matériaux solides d'une dureté similaire à celle de l'acier. Cette préparation d'échantillon est exécutée en quatre étapes principales, découpant, montage, polissage, et gravure. Examinons en détail chacune de ces étapes.

La première étape est la coupe d'échantillons. Pour les échantillons avec des microstructures isotropiques attendues, c'est-à-dire des microstructures réparties uniformément, l'orientation de la coupe est arbitraire, mais pour d'autres cas, dit comme des échantillons anisotropes, le vecteur de coupe doit être orienté selon des directions spécifiques ou les plans de l'échantillon. Dans la deuxième étape, l'échantillon de coupe est monté sur un support. Le matériau solide est fixé à un matériau de compression chaude thermoréglage comme une résine ou une époxy pour former une pastille pressée. La troisième étape est le polissage de l'échantillon. Il est exécuté en plusieurs étapes suivantes, du polissage grossier au polissage plus fin, et au polissage plus fin. L'idée est de révéler des caractéristiques micro structurelles tout en supprimant les rayures laissées à la surface de l'échantillon de l'étape précédente de polissage.

L'échantillon est alors prêt pour la dernière étape qui est gravure. Il s'agit d'une exposition chimique de l'échantillon à un acide. Certaines limites de grain du matériau solide ont plus de défauts atomiques et sont donc plus effectuées par la solution acide. Cela aura pour effet de sculpter à l'intérieur de l'échantillon monté. Par conséquent, cette étape améliore le contraste entre les grains qui est révélé par la microscopie optique. Maintenant que vous comprenez les principes qui sous-tendent la préparation de l'échantillon pour la matériographie optique, voyons comment les principales étapes de la procédure sont effectuées en laboratoire.

Le spécimen utilisé dans cet exemple est un écrou métallique. La préparation de l'échantillon est démontrée en quatre étapes principales comme suit : Utilisez d'abord une scie de précision linéaire pour couper l'échantillon normalement au plan du cerceau. Deuxièmement, assurez-vous que l'échantillon correspond à la cavité de matrice de la presse. Montez l'échantillon dans la cavité avec le côté à être représenté face vers le bas sur la presse de montage. Remplissez ensuite le volume restant de la cavité de presse de montage avec Bakelite.

Trouvez la chaleur, la pression et la durée prescrites pour Bakelite et appuyez sur l'échantillon en conséquence. Notez que d'autres matériaux de montage thermoréglage peuvent être utilisés pour d'autres types d'échantillons. La troisième étape consiste à polir l'échantillon. Commencez avec un papier grossier de 600 grains. Utilisez les roues rotatives de polissage pendant deux minutes à une vitesse de 120 tr/min pour polir l'échantillon. Ensuite, utilisez un microscope optique pour vérifier les rayures sur la surface de l'échantillon. Maintenant, faites pivoter l'échantillon de 90 degrés à partir de sa première position de polissage et répétez le polissage avec un papier de 1 200 grains. Assurez-vous de maintenir la pression et la direction du mouvement de roue constante.

Vérifiez la surface de l'échantillon avec le microscope optique. Les rayures précédemment identifiées doivent être enlevées et de nouvelles seront identifiées. Faites pivoter à nouveau l'échantillon de 90 degrés et polissez l'échantillon avec des suspensions de polissage plus fines d'un micromètre de particules d'alumine et vérifiez à nouveau au microscope les rayures sur la surface de l'échantillon. Répétez la séquence, cette fois avec 0,05 micromètre de particules d'alumine. À l'étape finale de polissage, en utilisant le grossissement le plus élevé du microscope optique.

Il ne devrait pas y avoir d'égratignures observables sur la surface de l'échantillon. La dernière étape est la gravure de l'échantillon. Préparez d'abord une solution Nital de 2 % en mélangeant 2 % d'acide nitrique concentré en volume dans l'éthanol. Trempé la face polie de l'échantillon dans la solution pendant environ 20 secondes. Rincer l'échantillon avec de l'éthanol, puis observer la surface gravée au microscope. Répétez ces étapes de gravure et de rinçant jusqu'à ce qu'un contraste suffisant dans la structure granulaire soit observé.

La matériographie optique est une technique très utile pour caractériser les matériaux solides pour diverses applications. Par exemple, les noyaux inducteurs toroïdales sont couramment utilisés dans les applications électroniques pour réguler les interférences électromagnétiques. Ces cœurs sont fabriqués économiquement par compactage de poudre de fer. La porosité et la taille du grain du matériau central ont tous deux un impact sur les propriétés électromagnétiques de l'inducteur et elles peuvent être évaluées par la matériographie optique.

Les matériaux Porus, en raison de leur perméabilité, sont utilisés pour la fabrication de membranes synthétiques. La matériographie optique est utilisée pour analyser la structure vide de la section transversale 2D du matériau membranaire et, par conséquent, pour évaluer la qualité de porosité de la membrane.

Vous venez de regarder l'introduction de Jove à la préparation d'échantillons pour la matérialographie optique. Vous devez maintenant comprendre les quatre étapes de la préparation de l'échantillon, la coupe, le montage, le polissage et la gravure et comment ceux-ci sont importants pour une analyse qualitative des microstructures matérielles.

Merci d'avoir regardé.

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter