在冶金学中，镶嵌（Mounting）是将材料样品封装在聚合物圆饼中（通常是酚醛树脂（电木）或环氧树脂）的过程。这不是一个制造过程，而是金相学（研究材料微观结构的一门科学）中一个关键的准备步骤。其目的是使小尺寸或不规则形状的样品易于操作，以便进行后续的研磨、抛光和显微镜检查。
镶嵌的核心目的是保护样品脆弱的边缘，并形成一个标准化、易于安全操作的形状。这确保了样品可以被研磨和抛光成一个完全平坦、镜面般的光洁表面，这对于在显微镜下进行准确的微观结构分析至关重要。
为什么镶嵌是必需的步骤
在分析金属的内部结构之前，必须对其进行准备。镶嵌是使所有后续阶段成为可能和可靠的基础步骤。
易于操作
一块小金属片、一根导线或一个断裂面很难用手将其固定在高速砂轮或抛光布上，存在安全隐患。将其封装在一个较大的聚合物圆饼中，为手动和自动制备提供了牢固且标准化的抓握点。
边缘保持性
最关键的目标之一是检查材料的边缘。如果没有镶嵌材料的支撑，样品边缘在研磨和抛光过程中会变圆，从而掩盖重要的表面特征或渗碳层。
形成均匀的表面
镶嵌确保样品垂直于待制备的表面被固定。这保证了研磨和抛光平面是平坦均匀的，这对于在显微镜下保持整个观察区域的清晰对焦至关重要。
两种主要的镶嵌方法
选择哪种镶嵌技术完全取决于待分析材料的性质和过程所需的速率。
热镶嵌（压制镶嵌）
这是常规分析中最常用的方法。将样品放入一个圆柱形腔室中，腔室内装有颗粒状的热固性聚合物，如酚醛树脂（电木）或邻苯二甲酸二烯丙酯。
然后，机器施加热量（约 150-200°C）和高压，使聚合物熔化并固化成围绕样品的坚硬、致密的圆饼。整个过程很快，通常需要 5-10 分钟。
冷镶嵌（浇铸镶嵌）
此方法用于对热或压力敏感的样品。经过热处理、具有精致涂层或易受热损坏的材料需要这种更温和的方法。
该过程涉及将样品放入模具中，然后在其上浇注双组分液体树脂（环氧树脂或丙烯酸树脂）。树脂在室温下固化，通常需要几个小时。虽然速度较慢，但它不会对样品产生热应力。
了解权衡和陷阱
选择错误的方法或材料可能会引入导致分析错误的伪影。
热损伤的风险
主要的权衡是速度与样品完整性。热镶嵌速度快，形成的镶嵌体非常坚硬，但热量可能会改变某些合金的微观结构，例如某些铝合金或钢的低温回火组织。
收缩和间隙问题
所有镶嵌材料在固化过程中都会轻微收缩。如果材料从样品上缩开，就会形成一个间隙。这个间隙会在抛光过程中截留磨料颗粒和液体，这可能会污染最终表面并掩盖真实的微观结构。对于关键应用，低收缩环氧树脂至关重要。
硬度不匹配
理想情况下，镶嵌材料的磨损率应与金属样品相似。如果镶嵌体太软，它会比样品磨损得更快，导致边缘变圆。如果它太硬，样品可能会被优先磨损。
根据您的目标做出正确的选择
在热镶嵌和冷镶嵌之间的选择取决于材料的特性和您的分析需求。
- 如果您的主要关注点是对坚固材料（如钢）进行高通量、常规分析：热压镶嵌是最有效和经济的选择。
- 如果您正在分析对热敏感、有涂层或易碎的材料（如电子元件或某些聚合物）：冷镶嵌是保持样品真实微观结构的唯一方法。
- 如果完美的边缘保持性对于失效分析绝对关键：请使用高质量、低收缩的冷镶嵌环氧树脂或填充有纤维的热镶嵌化合物。
最终，选择正确的镶嵌技术是确保最终显微图像真正代表材料内部结构的基础步骤。
总结表：
| 镶嵌方法 | 过程 | 关键特性 | 最适用于 |
|---|---|---|---|
| 热镶嵌 | 加热 + 压力 (150-200°C) | 快速 (5-10 分钟)，硬质镶嵌体 | 坚固材料的常规分析（例如钢） |
| 冷镶嵌 | 室温固化 | 无热/压力，温和过程 | 易碎、对热敏感或有涂层的材料 |
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