[发明专利]一种材料中第二相颗粒的定量统计表征方法

说明书

本发明属于材料中微观组织分析定量表征检测领域，涉及一种材料中第二相颗粒的定量统计表征方法，所述方法包括：第二相颗粒尺寸的预估步骤；所需表征的第二相颗粒的图像采集步骤：根据预估出的所需表征的第二相颗粒尺寸选择图像采集设备，并利用所述图像采集设备对材料样品进行内部微观组织形貌图像采集；统计分析步骤：对所述图像采集步骤采集到的图像进行定量统计分析，得到所需表征的第二相颗粒的定量统计表征结果。本发明方法对任何类型的第二相颗粒均适用，具有普适性，可实现第二相颗粒数量、最大尺寸、平均尺寸及第二相颗粒面积的定量统计测量，为定量建立析出相特征参数与力学性能之间的关系以及微观结构转变机制提供依据。

技术领域

本发明属于材料中微观组织分析定量表征检测领域，涉及一种第二相颗粒的定量统计表征方法，定量统计内包括：数量、面积、平均尺寸、最大尺寸。

背景技术

材料力学性能、耐蚀性能、摩擦磨损等性能与第二相颗粒的类别、尺寸及数量密切相关，通过第二相强化不仅可以提高材料的强度，还可以改变连续冷却过程中形成新相的组织尺寸大小，如可作为铁素体的形核核心，提高形核率，减小铁素体晶粒尺寸。因此精确确定和统计第二相颗粒的尺寸、数量及占比对材料的性能评判及机理研究至关重要。专利CN108226159B金属材料中析出相颗粒的全视场定量统计分布表征方法规定了样品的制样、图像阈值分割、自动采集和拼接融合，然后再对大范围全视场析出相颗粒进行定量表征、获得定量数据，但是实际检测过程中会发现样品内第二相颗粒尺寸差别巨大从纳米到微米级、甚至毫米级。用单一的金相方法多级多尺度类型的第二相颗粒误差较大，甚至无法统计，因此该方法存在着很大的局限性；如利用金相显微镜统计纳米级的第二相颗粒根本用该方法根本无法实现；发明专利CN201910078995.6公布了一种钢液凝固过程中TiN夹杂物析出情况的预测方法，该方法主要是根据钢液成分、凝固条件，建立TiN析出的数学模型，利用数据分析和可视化处理对TiN析出位置、大小、形状和尺寸及数量进行预测，但是实际生产及实验过程中，析出物的种类复杂多变，甚至会产生多种类型同时析出，只有建立多种模型才会对析出物进行定量统计，且模型增加复杂，工作难度加大，预测的精确度也会下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种材料中第二相颗粒的定量统计表征方法，本发明方法对任何类型的第二相颗粒均适用，具有普适性，可实现第二相颗粒数量、最大尺寸、平均尺寸及第二相颗粒面积的定量统计测量，其为定量建立析出相特征参数与力学性能之间的关系以及微观结构转变机制提供依据。本发明所述材料优选为钢材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种材料中第二相颗粒的定量统计表征方法，所述方法包括：

第二相颗粒尺寸的预估步骤：结合所述材料成分以及相应处理工艺、和/或采用图像放大设备，对所述材料内的所需表征的全部第二相颗粒尺寸进行预估；

所需表征的全部第二相颗粒的图像采集步骤：根据预估出的所需表征的全部第二相颗粒尺寸选择图像采集设备，并利用所述图像采集设备对材料样品进行内部微观组织形貌图像采集；

统计分析步骤：对所述图像采集步骤采集到的图像进行定量统计分析，得到所需表征的全部第二相颗粒的定量统计表征结果。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述所需表征的全部第二相颗粒尺寸是所需表征的各个第二相颗粒的平均最大尺寸，所述平均最大尺寸是指所需表征的各个第二相颗粒的最大尺寸的平均值；所述最大尺寸代表一个第二相颗粒的尺寸，所述最大尺寸是指通过第二相颗粒质心的最大长度，所述图像采集设备的选择按照如下要求进行：如果预估所需表征的全部第二相颗粒的平均最大尺寸在50-100nm范围内，则选择原子力显微镜进行图像采集；

进一步优选地，如果预估所需表征的全部第二相颗粒的平均最大尺寸大于100nm，则选择扫描电镜进行图像采集；如果预估所需表征的全部第二相颗粒的平均最大尺寸小于50nm，则选择透射电镜进行图像采集。