精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于金相檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種精確測定材料中偏聚第二相分 布均勻性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 第二相在基體中的空間分布情況可定性的分為均勻分布、隨機分布、偏聚分布Ξ 個類型，其中偏聚分布可W分成聚集成團、聚集成線和聚集成面（層狀分布）等多種類型， 如圖1-4所示。
[0003] 在實際結(jié)構(gòu)和功能材料中，第二相在基體中分布很少能夠按照圖1所示均勻有序 的分布，而大多數(shù)第二相在基體中W隨機或偏聚狀態(tài)分布于基體中。例如，在低碳鋼退火 處理后，第二相都W隨機分布于基體中；纖維增強復合材料中纖維斷面在基體分布隨機分 布，如圖2所示；在（α+β)雙相鐵合金熱處理后，第二相繞初生α相相界面偏聚成團；鐵 合金、高溫合金粉末經(jīng)靜壓成型和熱處理后第二相繞初始相界面形核、長大，并偏聚在初始 相界面周圍，如圖3所示；對冷拉拔金屬絲制品，加工流線沿軸線方向分布；α或（α+0) 鐵合金經(jīng)單相區(qū)澤火和回火處理后，第二相主要在板條界面形核、張大，并且板條界面上偏 聚分布，如圖3所示。
[0004] 對于材料基體中隨機分布的第二相，很多的科研工作者已展開相關(guān)的工作，但是 針對具有偏聚第二相的問題，還沒有給出直接的方法進行統(tǒng)計和描述。結(jié)合自己的實驗條 件，發(fā)明人所屬科研課題組對第二相在基體中分布均勻性進行了系統(tǒng)的描述。在先前《測定 晶內(nèi)第二相在基體中分布均勻性的方法》專利申請文件中，對于偏聚成團現(xiàn)象能夠解決，但 不能統(tǒng)計偏聚團聚成線的現(xiàn)象。 陽〇化]針對先前的不足，人們期望獲得其他方法來描述具有第二種偏聚現(xiàn)象的第二相。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的定量測定偏聚第二相在基體中分布均 勻性的方法。
[0007] 本發(fā)明精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法；其特征在于：將第二相抽 象成質(zhì)點；然后借助于數(shù)學方法去定量的將第二相在基體中的均勻性程度具體化，數(shù)值化； 然后將數(shù)學方法編寫成程序，使用者只需要在終端輸入數(shù)據(jù)，直接可W得到想要的結(jié)果。最 終使用者將程序得到的結(jié)果匯總的一起，整理成圖表。利用圖表數(shù)據(jù)可W直觀的反映材料 中第二相的分布均勻性程度。
[0008] 所述精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法的要求是：首先采集視場中所 有基體第二相的中屯、坐標，然后根據(jù)坐標信息計算得到第二相在基體中均勻性結(jié)果。
[0009] 所述精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法中，統(tǒng)計指標是測量在二維視 場內(nèi)每一個第二相顆粒與其最鄰近、次最鄰近或其他要求第二相的間距和每一個第二相顆 粒與其最鄰近、次最鄰近或其他要求第二相的斜率，然后綜合分析；具體要求依次如下：
[0010] 首先，制備金相樣品和金相觀察；金相樣品表面要求：襯度分明，輪廓線清晰均 勻，平整度、潔凈度、均勻性要好；
[0011] 然后，利用金相分析軟件或圖像分析軟件得到視場內(nèi)每個第二相顆粒中屯、坐標 狂1Yi)，并將每一個坐標值保存到文本文件中；
[0012] 最后，根據(jù)視場內(nèi)每個第二相顆粒中屯、坐標狂1Yi)，利用本人編寫的測定第二相 分布均勻性的軟件，只需將上述文本文件復制到要求的文本文件中，計算得到運個視場內(nèi) 所有第二相粒子在二維平面內(nèi)的平均最近、次最近或其他定義間距?和對應(yīng)標準偏差曰t， 同時給出每一個第二相顆粒與其最鄰近、次最鄰近第二相的斜率y'，并將斜率轉(zhuǎn)換成與X 軸正方向的夾角Θ;
[0013] 通過整合所有視場下的數(shù)據(jù)，制作?和0t隨樣品位置的圖表，反映第二相在整個 二維空間分布的均勻性；制作不同夾角Θ區(qū)間的顆粒數(shù)目/百分含量隨夾角Θ的變化曲 線，反映第二相是否存在有偏聚現(xiàn)象。
[0014] 制備金相樣品和金相觀察的要求如下：
[0015] 1)試樣選取：為使測量數(shù)據(jù)能夠真實的反映客觀真值，同一材料在其真正具有代 表性的位置選擇3-5個平行試樣，其中包括樣品的端頭處、中屯、處和1/2處；對合金組織均 勻性差別較大的合金應(yīng)增加試樣的數(shù)目或?qū)Σ痪鶆虿课蛔魈厥獾慕y(tǒng)計和計算；對組織具有 方向性的材料選擇垂直和平行于有向組織方向平面作為金相試樣的磨面；
[0016] 2)試樣磨拋：對試樣線切割切后，表面依次用150#，320#，800#，2000#金相砂紙磨 光，然后用粒度為50μm的二氧化娃拋光液拋光
[0017] 3)試樣腐蝕：金相腐蝕方法具體為W下幾種之一或其組合：化學腐蝕法、電化學 腐蝕法、染色法。為了提高測量數(shù)據(jù)的準確性，在金相腐蝕時，不僅要顯示合金中各組織的 細節(jié)和特征，還要各組織顯示的襯度分明，輪廓線清晰均勻，整個試樣的平整度、潔凈度、均 勻性都要好。
[0018] 4)試樣保存：金相腐蝕完成后，依次用去離子水和無水乙醇將樣品表面沖洗干 凈，涼風吹干，然后密封保存。
[0019] 5)金相觀察：對于同一個金相試樣，應(yīng)選取各類代表性的測量視場位置，具體包 括試樣邊緣位置、中屯、位置；并且測量視場應(yīng)具有隨機性和統(tǒng)計性，保證視場中包含多于 100個第二相粒子。具體的金相觀察方法為：明場照明、斜照明、暗場照明、偏振光、干設(shè)技 術(shù)、巧光顯微技術(shù)、紫外線顯微技術(shù)。
[0020] 所述精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法中，第二相均勻性測定滿足下 述要求：
[0021] 1)將金相照片轉(zhuǎn)換成灰度級，調(diào)整第二相和基體之間襯度差，使得第二相的輪廓 線明顯，襯度分明；
[0022] 2)利用金相分析軟件或常用圖像分析軟件得到視場內(nèi)每個第二相顆粒幾何中屯、 坐標狂1Yi)，并將每一個坐標值保存到文本文件中；
[0023] 3)將上述文本文件復制到要求文件中，即可得到運個視場內(nèi)所有第二相粒子的平 均最近、次最近或其他指定間距?和對應(yīng)標準偏差曰t;
[0024] 4)計算每個視場下最鄰近、次鄰近或其他要求的兩質(zhì)點的斜率，并將斜率轉(zhuǎn)換成 與X軸正方向的夾角θ;
[00對 W結(jié)合其他視場得到的數(shù)據(jù)，把所有的間距?和標準偏差。t數(shù)據(jù)作成一個二維 折線圖，其中標準偏差的數(shù)值可W反映第二相在基體中局部分布的均勻性，平均間距隨視 場選取位置的變化可W反映第二相在整個材料中分布的均勻性；
[0026] 針對具有偏聚分布的第二相在第二相基體中分布均勻性問題，可W在由t和0t二 維折線圖的基礎(chǔ)上，制作不同夾角Θ區(qū)間的顆粒數(shù)目/百分含量隨夾角Θ的變化曲線，兩 組數(shù)據(jù)相互結(jié)合，能夠表征具有偏聚現(xiàn)象的第二相；
[0027] 對于不同夾角Θ區(qū)間的顆粒數(shù)目/比例隨夾角Θ的變化曲線，如果第二相在材 料基體中隨機分布，則曲線可近似為水平線，表明第二相分布在不同方向分布均勻；如果第 二相在材料基體中偏聚分布，則曲線出現(xiàn)若干個極大值，表明第二相在極值位置方向具有 偏聚現(xiàn)象，并且偏聚程度通過曲線極值的大小、數(shù)目來表征；
[0028] 所述精確測定材料中偏聚第二相分布均勻性的方法中用到的數(shù)學方法如下：
[0029] 第二相質(zhì)點間距t的公式：
[0030] 平均最近鄰第二相質(zhì)點間距的公式：
[0031] 最近鄰第二相質(zhì)點間距的標準偏差σt的公式：
[0032] 最近鄰第二相質(zhì)點間距的斜率y':
陽03引其中（Xi，yi)和（而，y2)分布是第二相質(zhì)點1和2的位置坐標；ti:視場內(nèi)和第二 相質(zhì)點1最近鄰的質(zhì)點間距，t2、t3、…tw如ti;N: -共有N個第二相質(zhì)點。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點：本方法克服了現(xiàn)有利用半定量的方法來分析金相和大量的統(tǒng)計工 作，在隨機分布第二相統(tǒng)計方法的基礎(chǔ)上，針對具有偏聚或分布具有方向性第二相在基體 中分布均勻性問題，提出一種新方法能夠定量的表征偏聚第二相在基體中分布均勻性。具 有更客觀、簡便、準確的特點，并且對金相視場的顆粒數(shù)目沒有限制。
【附圖說明】
[0035] 下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
[0036] 圖1為第二相在基體中均勻分布的示意圖；
[0037] 圖2為第二相在基體中隨機分布的示意圖；
[0038] 圖3為第二相在基體中偏聚成團