一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法及装置，用以解决相关技术中氧化膜内应力的测量精度较低的问题。公开的氧化膜内应力测量方法包括：获取试件氧化之前试件表面的第一图像，其中，试件表面附着有标记物；获取试件氧化之后试件表面的第二图像；分别从第一图像以及第二图像中提取标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；根据第一尺寸参数以及第二尺寸参数确定试件的氧化膜内应力。本公开基于试件氧化之前图像中标记物的尺寸以及试件氧化后图像中标记物的尺寸的微小变化确定试件的氧化膜内应力，提高了测量得到的材料氧化膜内应力的精度。

Method and device for measuring internal stress of oxide film by prefabricated marker

The present disclosure relates to a method and a device for measuring the internal stress of an oxide film by a prefabricated marker to solve the problem of low measurement accuracy of the internal stress of an oxide film in a related technology. The disclosed method for measuring the internal stress in the oxide film includes: acquiring a first image of the specimen surface before oxidation, in which a marker is attached to the specimen surface; acquiring a second image of the specimen surface after oxidation; extracting the first dimension parameter and the second dimension parameter of the marker from the first image and the second image respectively. According to the first dimension parameter and the second size parameter, the internal stress of the oxide film of the specimen is determined. The present disclosure determines the internal stress in the oxide film of a specimen based on the size of the marker in the image before oxidation and the small change of the size of the marker in the image after oxidation, thereby improving the accuracy of the measured internal stress in the oxide film of a material.

【技术实现步骤摘要】
一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法及装置
本公开涉及材料
，尤其涉及一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法及装置。
技术介绍
目前，随着实验条件及实验技术的进步，各种新型材料不断涌现，并被广泛应用于高新
和某些极端环境，基于此，对材料的可靠性以及安全性等提出了更加严格的要求。对于高温结构材料来说，其表面暴露在空气中，常发生非常严重的氧化反应，导致其表面生成氧化膜，致密的氧化膜可以抑制进一步氧化，但也会在氧化膜内产生应力，应力会导致氧化膜及涂层发生开裂和剥落，进而导致界面及材料失效。测量高温结构材料及热障涂层材料在高温环境下的氧化膜内应力对改善其高温使用性能、提高服役寿命具有极其重大的意义。目前，测量氧化膜内应力主要有弯曲法、高温X射线衍射法及光谱法。单面氧化弯曲法通过测量试件的弯曲可由Stoney公式计算得到膜内宏观应力平均值，具有设备简单、可动态连续测试的优点，但该方式中氧化温度及氧化时间受限，且测量精度较低，无法实现原位测量。高温X射线衍射法是一种常用的薄膜残余应力测量方式，在X衍射仪上附加高温台，可实现原位测量氧化膜内应力，但测试精度较低，不足以测量初始氧化膜内快速变化的应力及长时间氧化后形成的较厚的膜内低的应力值。激光拉曼光谱法测试简洁，可方便地应用于高温原位测量，但测试系统复杂，测试环境受限。但以上测试方式的测量精度较低，无法在微米级和纳米级快速便捷地对氧化膜内应力进行全场、实时监测的方法，导致氧化过程的观测与分析缺乏微观尺度的实时演化数据。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法及装置，用以解决相关技术中氧化膜内应力的测量精度较低的问题。根据本公开的一个方面，提供了一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法，包括：获取试件氧化之前所述试件表面的第一图像，其中，所述试件表面附着有标记物；获取所述试件氧化之后所述试件表面的第二图像；分别从所述第一图像以及所述第二图像中提取所述标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力。可选地，所述标记物包括附着于所述试件表面多处的多个标记物。可选地，所述多个标记物在所述试件表面构成矩阵。可选地，所述根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力，包括：根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一长度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二长度计算所述试件在所述矩阵长度方向上的第一氧化膜内应力；根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一宽度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二宽度计算所述试件在所述矩阵宽度方向上的第二氧化膜内应力。可选地，所述标记物为稳定氧化物。根据本公开的第二个方面，提供了一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的装置，包括：第一获取模块，用于获取试件氧化之前所述试件表面的第一图像，其中，所述试件表面附着有标记物；第二获取模块，用于获取所述试件氧化之后所述试件表面的第二图像；提取模块，用于分别从所述第一图像以及所述第二图像中提取所述标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；确定模块，用于根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力。可选地，所述标记物包括附着于所述试件表面多处的多个标记物。可选地，所述多个标记物在所述试件表面构成矩阵。可选地，所述确定模块，包括：第一计算单元，用于根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一长度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二长度计算所述试件在所述矩阵长度方向上的第一氧化膜内应力；第二计算单元，用于根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一宽度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二宽度计算所述试件在所述矩阵宽度方向上的第二氧化膜内应力。可选地，所述标记物为稳定氧化物。本公开实施例的氧化膜内应力测量方法，通过获取表面附着有标记物的试件在氧化之前以及氧化之后其表面的图像，实现了对包括标记物的试件表面形貌的实时原位扫描，基于试件氧化之前图像中标记物的尺寸以及试件氧化后图像中标记物的尺寸的微小变化确定试件的氧化膜内应力，提高了材料氧化膜内应力的测量精度。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法的流程图；图2A是试件氧化前试件表面的标记物阵列示意图像；图2B是试件氧化后试件表面的标记物阵列示意图像；图3是根据一示例性实施例示出的另一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法的流程图；图4是根据一示例性实施例示出的一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的装置的框图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1是根据一示例性实施例示出的一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤101：获取试件氧化之前试件表面的第一图像；其中，试件为被测试材料的一测试件，该试件表面附着有标记物。在步骤101之前，可以在试件氧化之前，预先在试件表面设置标记物，故该标记物以下也称预制标记物。示例的，标记物为稳定氧化物，例如，SiO2等无法继续发生氧化反应的氧化物。步骤102：获取试件氧化之后试件表面的第二图像；其中，第一图像中包括试件表面的氧化膜生长前的试件表面的标记物的形貌信息，第二图像中包括试件表面的氧化膜生长后试件表面的标记物的形貌信息。步骤103：分别从第一图像以及第二图像中提取标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；在步骤103中，可以从第一图像中呈现出的试件表面的形貌信息中提取出标记物的第一尺寸信息，该第一尺寸信息例如可以是标记物的长度以及宽度，从第二图像中呈现出的试件表面的形貌信息中提取出标记物的第二尺寸信息，例如，该第二尺寸信息例如可以是标记物的长度以及宽度。步骤104：根据第一尺寸参数以及第二尺寸参数确定试件的氧化膜内应力。本实施例的通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法，通过获取表面附着有标记物的试件在氧化之前以及氧化之后其表面的图像，实现了对包括标记物的试件表面形貌的实时原位扫描，基于试件氧化之前图像中标记物的尺寸以及试件氧化后图像中标记物的尺寸的微小变化确定试件的氧化膜内应力，提高了材料氧化膜内应力的测量精度。在一种可实现方式中，可以将试件置于高温风洞中对试件进行烧蚀，以使试件表面生成氧化膜。在一种可实现方式中，试件表面附着的标记物包括附着于试件表面多处的多个标记物。其中，图2A是试件氧化前试件表面的标记物阵列示意图像，图2B是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法，其特征在于，包括：获取试件氧化之前所述试件表面的第一图像，其中，所述试件表面附着有标记物；获取所述试件氧化之后所述试件表面的第二图像；分别从所述第一图像以及所述第二图像中提取所述标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力。

【技术特征摘要】
1.一种通过预制标记物测量氧化膜内应力的方法，其特征在于，包括：获取试件氧化之前所述试件表面的第一图像，其中，所述试件表面附着有标记物；获取所述试件氧化之后所述试件表面的第二图像；分别从所述第一图像以及所述第二图像中提取所述标记物的第一尺寸参数以及第二尺寸参数；根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记物包括附着于所述试件表面多处的多个标记物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个标记物在所述试件表面构成矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一尺寸参数以及所述第二尺寸参数确定所述试件的氧化膜内应力，包括：根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一长度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二长度计算所述试件在所述矩阵长度方向上的第一氧化膜内应力；根据所述第一图像中呈现的所述矩阵的第一宽度与所述第二图像中呈现的所述矩阵的第二宽度计算所述试件在所述矩阵宽度方向上的第二氧化膜内应力。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述标记物为稳定氧化物。6.一种通过预制标记物...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，李燕，方旭飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11