本发明涉及分析检测，尤其涉及一种氧化锆陶瓷待测样品及其制备方法和应用。
背景技术：
1、氧化锆陶瓷是一种高性能的结构陶瓷材料，因其具有高熔点、高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损等优点，被广泛应用于各种工业领域。陶瓷材料的晶粒形貌、尺寸及其分布等会对材料力学、光学、电学等方面的性能产生明显影响，因此，对陶瓷材料微观结构进行清晰成像是表征陶瓷微观特性的前提。目前，分析陶瓷晶体形貌常用的处理方法主要包括：化学腐蚀法和热腐蚀法。化学腐蚀法操作简单方便，效率高，但同于粒径较小的粉体以及耐腐蚀性强的陶瓷样品效果不太明显。热腐蚀法能够清晰地对陶瓷材料的微观组织进行清晰显现，但是其腐蚀条件不宜探索，对设备以及升温等工艺要求十分严格。现有的热处理方式往往需要较高的温度和较长的时间，使氧化锆陶瓷表面产生微观裂纹，这种方法虽然可以观察到氧化锆陶瓷的表面微观结构和组织，但是其操作过程复杂，需要精确控制温度和时间，且热腐蚀过程中可能会对氧化锆陶瓷的表面造成损伤。此外，现有的金相分析方法虽然可以得到材料的显微组织图像，但往往无法得到清晰的图像，这可能会影响到分析结果的准确性。
2、因此，为了准确清晰地对氧化锆陶瓷的晶粒尺寸以及分布进行了解，对目前陶瓷热腐蚀方法进行优化研究是至关重要的。
3、目前，分析陶瓷晶体形貌常用的处理方法主要包括：化学腐蚀法和热腐蚀法。化学腐蚀法为目前普遍使用的方法，一般采用强酸hf、hcl或hno3的混合溶液，处理陶瓷样品的表面，通过强酸对晶界和晶粒腐蚀程度的差异形成相貌相。此方式简单方便，效率高，但同于粒径较小的粉体以及耐腐蚀性强的陶瓷样品效果不太明显。热腐蚀是将样品置于高温炉中，通过晶界元素的挥发来实现晶粒的显像。因为晶界和晶粒的热腐蚀条件差异明显，达到晶界腐蚀条件后其挥发更彻底，晶界凸显效果明显。热腐蚀的条件不宜探索，对设备以及升温工艺要求十分严格。
4、cn118032473a公开了一种氧化锆陶瓷材料的金相样品制备及组织显示方法，氧化锆陶瓷经镶嵌、磨制、抛光、化学腐蚀等步骤获得表面平整、组织显示清晰的金相样品。但该方法仍然需要使用化学腐蚀，而氧化锆陶瓷的化学稳定性高，耐腐蚀性强，因此对于腐蚀液的配比、浓度以及温度的要求十分高。
5、综上，需要开发新的针对氧化锆陶瓷材料进行腐蚀的方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种氧化锆陶瓷待测样品及其制备方法和应用，通过使用对氧化锆陶瓷依次进行研磨、抛光以及热腐蚀，并进一步对工艺进行优化改善，可以得到表面光滑平整、晶粒晶界轮廓清晰均匀、无损伤的氧化锆陶瓷微观结构，为后续显微镜检测提供了便利。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种用于检测微观组织的氧化锆陶瓷待测样品的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、(1)氧化锆陶瓷样品依次经研磨和抛光，得到前处理氧化锆陶瓷样品；
5、(2)步骤(1)所述前处理氧化锆陶瓷样品经加热腐蚀，得到能够显现微观组织的氧化锆陶瓷待测样品。
6、本发明采用研磨、抛光和加热腐蚀的工艺流程，在研磨抛光之后能够得到表面光滑平整的氧化锆陶瓷，再经过后续的加热腐蚀之后，能够使氧化锆陶瓷样品的晶粒晶界轮廓清晰均匀的显现出来，而且对于氧化锆陶瓷的微观结构没有损伤，便于后续进行显微镜观察。
7、优选地，步骤(1)中所述氧化锆陶瓷样品为经过模具冷镶嵌之后的氧化锆陶瓷样品。
8、优选地，所述研磨的转速为200～400rpm，例如可以是200rpm、223rpm、245rpm、267rpm、289rpm、312rpm、334rpm、356rpm、378rpm或400rpm等。
9、值得说明的是，本发明中研磨的转速十分关键，发明人通过多方研究发现，即使是采用相同的流程，当研磨的转速不在200～400rpm时，难以得到表面光滑且不损伤氧化锆陶瓷微观组织结构的表面。
10、优选地，所述研磨的过程中，每间隔3～8min，例如可以是3min、3.6min、4.2min、4.7min、5.3min、5.8min、6.4min、6.9min、7.5min或8min等，对氧化锆陶瓷样品进行旋转。
11、优选地，所述旋转的角度为88～92°，例如可以是88°、89°、90°、91°或92°等。
12、本发明的难点在于如何既让微观组织能够显现出来，又不损伤表面的微观组织，同时还要保障表面光滑均匀；而单纯采用研磨也难以实现表面光滑且均匀，研究人员发现在研磨的过程中每间隔3～8min就对氧化锆陶瓷样品进行旋转，这样能够保障研磨的更加均匀，且每次旋转的角度优选为90°，从而能够消除上一次研磨在特定方向上产生的凹凸不平。通过研究发现，采用间隔一段时间就进行旋转的方式，再配合抛光和加热处理的工艺，能够得到表面平整的氧化锆陶瓷材料。
13、优选地，所述研磨包括至少3个子研磨，优选为4个子研磨。
14、优选地，每个所述子研磨的时间为15～30min，例如可以是15min、17min、19min、20min、22min、24min、25min、27min、29min或30min等。
15、优选地，随着研磨的进行，所述子研磨采用的砂纸的目数逐渐增大。
16、优选地，相邻所述子研磨采用的砂纸之间的目数之差为200～400目，例如可以是200目、223目、245目、267目、289目、312目、334目、356目、378目或400目等。
17、优选地，所述研磨为4个子研磨时，每个子研磨采用的砂纸的目数分别为200～260目、350～450目、750～850目以及900～1100目。
18、其中200～260目，例如可以是200目、210目、220目、230目、240目、250目或260目等；350～450目，例如可以是350目、360目、365目、370目、380目、390目、400目、410目、420目、430目、440目或450目等；750～850目，例如可以是750目、760目、770目、780目、790目、800目、810目、820目、830目、840目或850目等；以及900～1100目，例如可以是900目、920目、930目、950目、970目、980目、990目、1000目、1020目、1050目、1060目或1100目等。
19、除了在研磨的过程中对方向进行旋转之外，本发明还需要至少进行四次不同目数的研磨，且将研磨的目数控制在上述范围内，从而能够在不损伤微观组织的同时得到光滑且均匀的表面。
20、优选地，所述抛光包括至少3个子抛光，优选为3个子抛光。
21、优选地，所述抛光为3个子抛光时，第一个子抛光采用型号为w14的金刚石抛光膏进行，第二个子抛光采用型号为w7的金刚石抛光膏进行，第三个子抛光采用型号为w1的金刚石抛光膏进行。
22、本发明中优选依次采用上述型号的抛光膏进行，才能得到组织显现较佳的氧化锆陶瓷待测样品。
23、优选地，所述制备方法还包括设置在步骤(1)和步骤(2)之间的清洗干燥处理，所述清洗干燥处理包括前处理氧化锆陶瓷样品依次经超声波清洗和烘干。
24、优选地，所述加热腐蚀的升温速率为4.5～5.5℃/min，例如可以是4.5℃/min、4.7℃/min、4.8℃/min、4.9℃/min、5℃/min、5.1℃/min、5.2℃/min、5.3℃/min、5.4℃/min或5.5℃/min等。
25、优选地，所述加热腐蚀的终温比氧化锆陶瓷样品的烧结致密化温度低190～210℃，例如可以是190℃、193℃、195℃、197℃、199℃、202℃、204℃、206℃、208℃或210℃等。
26、优选地，所述加热腐蚀的终温为1300～1400℃，例如可以是1300℃、1312℃、1323℃、1334℃、1345℃、1356℃、1367℃、1378℃、1389℃或1400℃等。
27、优选地，所述加热腐蚀在终温下保温0.8～1.5h，例如可以是0.8h、0.88h、0.96h、1.04h、1.12h、1.19h、1.27h、1.35h、1.43h或1.5h等。
28、本发明进一步优选将加热腐蚀的时间控制在上述范围内，能够得到微观组织显现更优的氧化锆陶瓷待测样品，可以有效地实现对氧化锆陶瓷的热腐蚀，并能够清晰地观察和分析其表面的微观结构和组织。而且相较于现有技术的保温时间长达2h以上而言，本技术的保温时间仅为0.8～1.5h，保温时间短，氧化锆陶瓷表面并未产生微观裂纹，不会对氧化锆陶瓷的表面造成损伤，能够得到清晰的图像，分析结果的准确性更高。
29、优选地，所述制备方法在所述加热腐蚀之后还包括：降温至室温。
30、优选地，所述降温的速率为3～8℃/min，例如可以是3℃/min、3.6℃/min、4.2℃/min、4.7℃/min、5.3℃/min、5.8℃/min、6.4℃/min、6.9℃/min、7.5℃/min或8℃/min等。
31、作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
32、(1)氧化锆陶瓷样品先经200～400rpm研磨，所述研磨的过程中，每间隔3～8min，对氧化锆陶瓷样品进行旋转88～92°；所述研磨包括4个子研磨(分别采用的砂纸目数为200～260目、350～450目、750～850目以及900～1100目)，所述子研磨的时间为15～30min，得到研磨后样品；
33、所述研磨后样品依次经3个子抛光，第一个子抛光采用型号为w14的金刚石抛光膏进行，第二个子抛光采用型号为w7的金刚石抛光膏进行，第三个子抛光采用型号为w1的金刚石抛光膏进行，得到前处理氧化锆陶瓷样品；
34、(2)所述前处理氧化锆陶瓷样品依次进行超声波清洗和烘干，得到烘干后样品；
35、(3)步骤(2)所述烘干后样品以升温速率为4.5～5.5℃/min升温至1300～1400℃并在终温下保温0.8～1.5h，以进行加热腐蚀，再以3～8℃/min降温至室温，得到能够显现微观组织的氧化锆陶瓷待测样品。
36、第二方面，本发明提供一种氧化锆陶瓷待测样品，所述氧化锆陶瓷待测样品采用第一方面所述的用于检测微观组织的氧化锆陶瓷待测样品的制备方法制得。
37、本发明第二方面提供的氧化锆陶瓷待测样品加热腐蚀的时间短，得到的样片表面光滑且无损伤，后续显微镜观察分析的准确性高。
38、第三方面，本发明提供一种第二方面所述的氧化锆陶瓷待测样品在显微观察检测中的应用。
39、本发明第三方面提供的氧化锆陶瓷待测样品在显微观察检测中检测的准确度高，应用前景广阔。
40、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
41、(1)本发明提供的氧化锆陶瓷待测样品的制备方法通过依次采用研磨、抛光和加热腐蚀的方式，无需进行化学腐蚀，且加热腐蚀的时间短，可以得到表面光滑平整、晶粒晶界轮廓清晰均匀、无损伤的氧化锆陶瓷微观结构；
42、(2)本发明提供的氧化锆陶瓷待测样品加热腐蚀的时间短，仅为0.8～1.5h，得到的样片表面光滑且无损伤，后续显微镜观察分析的准确性高，能够较好地应用在显微观察检测中。
1.一种用于检测微观组织的氧化锆陶瓷待测样品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化锆陶瓷样品为经过模具冷镶嵌之后的氧化锆陶瓷样品。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的转速为200～400rpm；
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述研磨包括至少3个子研磨，优选为4个子研磨；
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，随着研磨的进行，所述子研磨采用的砂纸的目数逐渐增大；
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抛光包括至少3个子抛光，优选为3个子抛光；
7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加热腐蚀的升温速率为4.5～5.5℃/min；
8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法在所述加热腐蚀之后还包括：降温至室温；
9.一种氧化锆陶瓷待测样品，其特征在于，所述氧化锆陶瓷待测样品采用权利要求1～8任一项所述的用于检测微观组织的氧化锆陶瓷待测样品的制备方法制得。
10.一种权利要求9所述的氧化锆陶瓷待测样品在显微观察检测中的应用。
