[发明专利]材料原始位置统计分布分析映射表征方法

说明书

本发明属于材料表征技术领域，具体涉及一种材料原始位置统计分布分析映射表征方法，包括以下步骤：金属样品磨光腐蚀→对材料原始位置成分含量和状态的高通量统计分布分析表征→对材料金相组织的高通量定量统计分布表征→对材料显微力学性能的高通量定量统计分布表征→将扫描面分割成多个分析区域，建立同区域内成分‑组织结构‑力学性能基本单元数据集间统计映射模型，并建立成分、组织结构和力学性能关系数据库，对材料微区的原位统计分布分析映射表征。本发明为研究材料成分、组织结构和性能的对应关系提供了更为客观的数据支撑，对于新材料研发、材料改性和工艺优化具有重要作用。

技术领域

本发明属于材料表征技术领域，具体涉及一种材料原始位置统计分布分析映射表征方法。

背景技术

材料的化学组成及其微观组织结构与材料性能密切相关，因此其表征结果成为材料工作者判据材料性能的重要依据。目前材料的化学组成特性表征方法有宏观表征、微观表征以及原位统计分布分析表征方法。

材料化学成分的宏观表征一般系指材料的平均化学成分含量分析，它反映了材料的基本属性；而材料微观组织结构分析通常采用扫描电镜、金相法等来完成，微区的成分也能通过X射线能谱分析、电子探针、原子探针等方法获得，其结果反映了材料在特定区域的内在属性，但这两种方法的表征结果仍不足以准确、完整解释材料性能的异同。由于材料的各个部位上成分含量和组成结构是不可能完全均匀的，因此材料最终的力学性能是大尺度范围内不同部位的成分、微观组织结构经过“组装”而获得宏观表征结果。因此对于大尺度范围内材料的性能研究，必须采用原位统计解析的方法，将微区内的材料成分、组织和性能进行分布分析，获得材料在大尺度范围内的成分、组织结构和性能的分布表征。这项技术是有别于宏观表征和微观表征的第三项表征技术—原位统计分布分析技术。

目前的火花源、激光源原位统计分布分析技术已能实现大尺度范围内各元素在材料中不同位置含量和状态的统计定量分布，最近新开发的高通量数字全视场金相表征分析仪能实现材料中大尺度范围内(cm²级)，各种金相组织的自动鉴别、自动评级和原位统计分布分析，但对于获得的大量的成分含量、金相组织的原位统计分布信息如何与宏观的力学性能进行对应，仍然有待进一步研究。大尺度范围内材料成分和微观组织结构的统计分布分析结果与材料性能的相关性研究仍处于空白。而探寻材料成分-组织-性能的相关性，对于新材料设计和筛查、工艺优化具有重要指导作用，因此寻找材料成分和微观组织结构的统计分布信息与大尺度范围内材料性能的相关性、并建立相关的表征方法十分重要。

映射是两个集合之间的对应关系，这种对应可以是一对一也可以是多对一，该方法在产品设计、数据分析中有着广泛的应用，对于材料性能这一数据集合，可以尝试采用映射的方法，寻求材料大范围尺度内统计区域中各基本单元成分-组织结构-性能数据集的对应关系，为材料设计提供支撑。

发明内容

本发明的目的在于，得到一种在大尺度范围内(cm²级)、对于获得的大量的成分含量、金相组织的原位统计分布信息与宏观的力学性能建立对应分布分析映射表征的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种材料原始位置统计分布分析映射表征方法，包括以下步骤：

a)选取金属样品，采用金相制样方法磨光并经腐蚀液腐蚀出组织形貌；

b)对材料的原始位置、成分含量和组织状态进行高通量统计分布分析表征；

c)对材料金相组织的高通量定量统计分布表征；

d)对材料显微力学性能的高通量定量统计分布表征；

e)将扫描面分割成多个分析区域，对材料同区域内的原始位置上各点成分、组织结构和力学性能的统计解析，建立同区域内成分-组织结构-力学性能基本单元数据集间统计映射模型，并建立成分、组织结构和力学性能关系数据库，对材料微区的原位统计分布分析映射表征；