[发明专利]一种荧光纳米粒子标定材料塑性变形流变的方法

说明书

本发明公开了一种荧光纳米粒子标定材料塑性流变的方法，具体包括制备具有荧光纳米粒子的材料、塑性变形实验前准备、标定具有荧光纳米粒子的材料在塑性变形条件下的实时流变三个步骤，本发明通过将荧光纳米粒子置于材料表面或内部，利用荧光纳米粒子的发光可标记特性，使用计算机相关软件并通过相机标定荧光纳米粒子的位置，准确并实时观测材料在变形过程中的实时流变特征。

技术领域

本发明涉及一种荧光纳米粒子标定材料塑性变形流变的方法，属于材料表征领域。

背景技术

金属材料塑性成形可诱发材料动态再结晶，细化微观组织，同时提高材料的强度与塑性。研究表明，再结晶细化程度与材料的应变量有直接关系。目前，对于塑性成形的研究大部分集中在变形后微观结构表征方面，对于材料在塑性变形过程中的流变实验分析手段还比较匮乏。

经对现有技术的文献检索发现，Roters.F等人在《Acta Materialia》(金属学报，2010，58:1152-1211)上发表的“Overview of constitutive laws，kinematics，homogenization and multiscale methods in crystal plasticity finite-elementmodeling:Theory，experiments，applications”(晶体塑性有限元建模中的本构定律，运动学，均匀化和多尺度方法概述：理论，实验，应用)一文中详尽描述了晶体塑性学相关模拟理论。但是该方法有以下缺点：第一，计算变形问题需要时间周期长，费用高，效率低；第二，有限元模拟需要现实实验去论证分析，单纯的有限元模拟在实际应用及理论分析上受限。因此，对于材料变形而言，如何详尽准确的观测与分析材料在变形过程中的特点仍然是材料学界的一项挑战之一。

进一步检索发现，X.Y.Liu等人在《Lasers in Engineering》(激光工程，2012，23(1/2):123-134)上发表的“A Subpixel Displacement Estimation Algorithm forDigital Image Correlation Based on a Nonlinear Intensity Change Model”(一种亚像素位移估算法研究基于非线性强度变化模型的数字图像相关法)一文中，指出DIC技术可通过对散斑图像位移分析，实现利用实验方法获得材料流动和应变的直接数据。利用原位观察，该方法可实现对变形过程整体应变演化的记录与分析，改变了传统塑性变形分析只能依靠计算机软件模拟的局限。但是，DIC数字图像技术仍存在以下缺点：第一，DIC对于变形的分析只能停留于样品表面，当材料变形情况复杂时，表面的变形行为不能表示材料整体的变形状态；第二：点点对应的相关性计算求解整像素位移的方法计算量很大，效率较低。

发明内容

本发明针对技术存在的上述不足，提供一种荧光纳米粒子标定材料塑性变形流变的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的；

1.一种荧光纳米粒子标定材料塑性变形流变的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：制备具有荧光纳米粒子的材料

利用定向凝固法、熔炼法或直接加入法将单个或多个荧光纳米粒子添加至材料表面或内部任意位置，制备具有荧光纳米粒子的材料；

步骤2：塑性变形实验前准备

先将已经添加荧光纳米粒子的材料制成标准塑性变形试样，准备完成后将试样置于带有相机的塑性变形试验机上，同时使用计算机软件并通过相机标定材料中荧光纳米粒子的具体初始位置；

步骤3：标定材料中荧光纳米粒子在塑性变形时的实时位置；

将带有荧光纳米粒子的样品在某种变形条件下进行塑性变形，在塑性变形过程中，使用计算机软件并通过相机标定荧光纳米粒子的实时位置状态，进而得出材料在塑性变形条件下的实时流变。