[发明专利]一种测量多相多孔隙材料弹性模量的方法

权利要求书

1.一种测量多相多孔隙材料弹性模量的方法，其特征在于：所述方法采用微压痕三步定位、纳米压入测试和配分计算相结合，所述多相多孔隙材料为硬质合金材料或者硬质合金涂层；所述配分计算方法指的是按照材料中各组成相和孔隙的体积占比进行弹性模量的配分计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包含以下步骤：

步骤一、利用微压痕三步定位法在样品表面进行标记定位；

步骤二、选择多种合适的载荷，进行纳米压入测试；

步骤三、按照记录下的所有点阵区域内的点的标号记录纳米压入数据，一一对应整理成表格；

步骤四、在扫描电子显微镜下按照微压痕三步定位法找出压入点阵位置，并按照对各压入点阵中各点的标号对每个微压痕的形貌进行拍摄并保存，一一对应整理；

步骤五、数据筛选：分析比对每个微压痕的位置和数据，保留每个压入点阵中微压痕在各组成相上的压入数据；

步骤六、将保留的每个压入点阵中各组成相弹性模量数据分别取平均值，作为该材料各组成相的弹性模量数据；

步骤七、计算出该材料二维表面形貌扫描电子图像中各组成相和孔隙面积占比，作为该材料中各组成相的体积占比和孔隙率；

步骤八、利用配分计算法计算出该材料整体的弹性模量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤一微压痕三步定位法具体如下：

一、在样品表面标出材料所需要测试的区域作为宏观定位标记；

二、用维氏硬度计在宏观定位标记一侧依次压出多个维氏压痕作为微观定位标识；

三、在微观定位标识左右固定等距设置压入点阵作为最终的微压痕所在区域，并记录点阵中每一个点的位置；

等距设置要求：距离在压痕仪和扫描电镜均可观测。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所采用的纳米压入测试设备配备有4000倍放大倍数的光学显微镜，其载荷和位移的分辨率分别为纳牛和纳米量级。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述纳米压入设备压头采用金刚石材料制成的Berkovich压头，其形状为三棱锥。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤七中所述材料中各组成相和孔隙的体积占比，均使用二维平面内各组成相和孔隙的面积占比代替，并且各组成相和孔隙的面积占比由图像处理软件或等同方法计算。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：利用图像处理软件计算二维平面内各组成相和孔隙的面积占比步骤如下；

1)将清晰度较高并且各组成相分布均匀的材料表面形貌图片导入软件；

2)将孔隙区域利用颜色衬度差选中，并且将图片二值化，孔隙区域为黑，其余区域为白；

3)利用软件计算黑色区域占比，即为孔隙率；

4)用相同的方法选中材料中的各组成相，并且将图片二值化，相为黑，其余区域为白；

5)利用软件计算黑色区域占比，即为各组成相的面积占比。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤八所述弹性模量的配分计算公式：

E_整体＝C_a％*E_a+C_b％*E_b+……+C_n％*E_n (1)

其中C_a％、C_b％……C_n％表示各组成相的体积占比，E_a、E_b……E_n表示各组成相的弹性模量。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法在步骤一之前还包括利用机械抛光或氩离子抛光方法处理样品的步骤。