[发明专利]一种利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法

说明书

本发明公开了一种利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法，该方法包含：(1)对具有均相马氏体组织的高强度钢通过冷变形强化方法在其表明形成具有位错密度梯度的梯度强化层；(2)对经过步骤(1)处理的高强度钢进行氩离子抛光处理，以显示晶粒形态；(3)将氩离子抛光处理后的样品置于SKPFM平台上，测其梯度强化层的表面Volta电势，并针对不同区域进行位错密度分布判断。本发明的方法能够在纳米尺度上测试，精确到晶粒尺度，能够检测到晶界处位错缺陷的存在。

技术领域

本发明涉及一种表征均相组织位错密度的方法，具体涉及一种利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法。

背景技术

利用SKP(开尔文探针)技术，将其测得的电子功函(EWF)应用于变形样品的表面变化上，但是SKP的空间分辨率有限，大部分的测试数据均在毫米尺度上，不能精确到晶粒级别上。此外，SKP中的探针只能与表面这一平面保持一定距离，而不能做到追踪表面形貌，即表面形貌本身存在粗糙度，其与探针间的高度差将对测试结果造成影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法，该方法能够在纳米尺度上测试，精确到晶粒尺度，能够检测到晶界处位错缺陷的存在。

为了达到上述目的，本发明提供了一种利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法，该方法包含：

(1)对具有均相马氏体组织的高强度钢通过冷变形强化方法在其表明形成具有位错密度梯度的梯度强化层；

(2)对经过步骤(1)处理的高强度钢进行氩离子抛光处理，以显示晶粒形态；

(3)将氩离子抛光处理后的样品置于SKPFM平台上，测其梯度强化层的表面Volta电势，并针对不同区域进行位错密度分布判断：

针对局部形变区域，若在经氩离子抛光后的晶粒界面周边出现Volta电势高峰，则表面界面位错存在局部位错塞积，且位错塞积密度随Volta电势升高而增大；

针对梯度强化层的梯度结构变化，得到梯度深度区间的Volta电势分布均值、方差，沿梯度深度绘制Volta电势随深度变化图，通过Volta电势沿深度变化，表征梯度层位错密度梯度。

优选地，所述梯度深度区间为距表面20～900μm的深度区间。

优选地，所述超声表面滚压强化的滚压压力为0.1～0.2MPa。

优选地，所述高强度钢包含：20CrMnTi钢。

优选地，所述冷变形强化方法包含：超声表面滚压或超声喷丸。

本发明的利用SKPFM表征梯度组织位错密度分布的方法，具有以下优点：

本发明的方法，通过氩离子抛光处理，避免了应力释放，为测试结果提供了客观条件，采用SKPFM检测，替代了昂贵且复杂的TEM表征手段，能够精确到晶粒尺度上，进而能够检测到晶界处位错缺陷的存在，其具有的距离追踪优势，即探针始终与表面形貌保持一定的距离，不随粗糙度的变化而变化，保证了测试结果的客观合理。

附图说明

图1为本发明实施例1氩离子抛光后20CrMnTi表面出现浮凸界面的示意图。

图2为本发明实施例1通过SKPFM测得的梯度组织表面Volta电势图。

图3为本发明实施例1的Volta电势沿梯度层深度分布图。

图4为本发明在不同滚压压力的位错密度TEM表征。

图5为本发明在不同滚压压力梯度组织位错密度统计图。

具体实施方式