一种钛合金相变取向差可视化的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金相变取向差可视化的方法，属于钛合金材料技术领域。该方法利用MATLAB软件编程实现了钛合金相变取向差的可视化功能，通过对样品电子被散射衍射(EBSD)获取的母相晶粒晶体取向数据和位置信息进行自动化处理和计算，获得表征区域内晶界处相变取向差平面图，以及母相晶粒相变取向差柱状分布图。该方法实现了钛合金晶界处相变取向差大小的直观表示与统计分析，便于分析相变取向差对变体选择与组织演化的影响，对合金组织均匀性预测与调控提供重要参考依据。性预测与调控提供重要参考依据。性预测与调控提供重要参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金相变取向差可视化的方法


[0001]本专利技术属于钛合金材料
，涉及一种钛合金相变取向差的可视化方法。

技术介绍

[0002]相变取向差是一种描述相邻晶粒取向关系的物理量，定义为晶粒绕特定晶体学取向转动到与相邻晶粒可以产生具有相同子相取向的最小角度，或者可产生具有相同子相晶体取向的所有母相与相邻晶粒的最小取向差。相变取向差的大小在一定程度上影响着多晶材料晶界处相变自由能的变化，反映了晶界处子相相变的难易程度。可以利用相变取向差预测多晶材料中晶界处子相的变体选择，如在TC25G钛合金中，当相变取向差小于10
°
时，晶界处变体选择频率超过80％；当相变取向差小于5
°
时，变体选择频率达到100％。因此，通过相变取向差可以人为控制、设计、提高所希望的界面以控制晶界处变体选择，进而达到调控微观组织和织构的目的。
[0003]相变取向差的数据处理目前停留在繁琐的数值计算阶段，主要通过EBSD获取的原始晶体取向数据进行人为晶粒区分与相变取向差计算。目前主流EBSD数据处理软件中并没有针对相变取向差进行自动运算以及可视化处理的模块，为了便于直观分析相变取向差数据，以及推广相变取向差的应用，实现可视化处理具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于利用MATLAB软件实现钛合金相变取向差的可视化，通过创建可视化程序，实现对钛合金原始晶体取向数据的高效数据处理，得到β晶粒相变取向差平面图以及柱状统计分布图，有利于进一步数据分析。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种涉及到钛合金相变取向差可视化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0007]步骤1对电子背散射衍射技术(EBSD)获取的钛合金原始取向数据进行预处理，通过MATLAB软件中的MTEX工具包重构原始β晶粒，导出包含β晶粒取向数据的ctf文件；
[0008]步骤2将步骤1获得的ctf文件导入MATLAB软件编写的程序“相变取向差可视化”中，对输入的原始β晶粒取向数据进行运算，自定义并导出原始β晶粒晶界处相变取向差平面图以及柱状统计分布图。相变取向差可视化程序运行方式如下：
[0009]导入ctf文件，读取数据点的位置信息(XCoord,YCoord)和取向信息(Euler_1,Euler_2,Euler_3)，并将数据排列成矩阵，
[0010]DATA＝ReadingCTF('Titanium.ctf')；
[0011]LenDATA＝length(DATA(:,1))；
[0012]PointStruct(RowNum,CulumnNum).XCoord＝DATA(i,1)
[0013]PointStruct(RowNum,CulumnNum).YCoord＝DATA(i,2)
[0014]PointStruct(RowNum,CulumnNum).Euler_1＝DATA(i,3)
[0015]PointStruct(RowNum,CulumnNum).Euler_2＝DATA(i,4)
[0016]PointStruct(RowNum,CulumnNum).Euler_3＝DATA(i,5)
[0017]分别生成Euler_1，Euler_2，Euler_3的子图，通过图像灰度进行边缘检测以判断晶界位置以及图像边框位置，
[0018]GrainBEuler1(i,j)＝PointStruct(i,j).Euler_1
[0019]GrainBEuler2(i,j)＝PointStruct(i,j).Euler_2
[0020]GrainBEuler3(i,j)＝PointStruct(i,j).Euler_3
[0021]％边缘检测，以GrainBEuler1为例
[0022]Level＝graythresh(GrainBEuler1)；
[0023]BWGbEuler1＝imbinarize(GrainBEuler1,Level)；
[0024]EdgeEuler1＝edge(BWGbEuler1,Operator)；
[0025]％给晶界和边框赋值为1，其余元素为0
[0026][0027]进行钛合金相变取向差运算：遍历欧拉边界点，查找每点两侧晶粒的欧拉角平均值，并计算相邻两点之间的相变取向差，
[0028]MisOriMatrix＝zeros(RowNum,CulumnNum)；
[0029][EdgeX,EdgeY]＝find(EdgeEuler＝＝1)；
[0030]LenEdgeXY＝length(EdgeX)；
[0031]％以对角线相邻两点为例
[0032][0033]函数MisOriPT(Point_1,Point_2)具体矩阵运算公式如下：
[0034][0035]式中B1为原始β晶粒的取向矩阵，为子相取向矩阵；D为将立方晶系中Burgers向量转换到六方晶系中的转变矩阵；为立方晶系中的对称操作矩阵；求得的12种晶界α相分别对应6种具有Burgers取向关系的β母相，进一步求得这72种β母相晶体取向：
[0036][0037]式中为六方晶系中的对称操作矩阵；联合(1)和(2)式可得：
[0038][0039]式中为可产生与β1晶粒子相相同取向的72个母相取向，这些母相晶粒与β2晶粒最小取向差为相变取向差；相变取向差矩阵为：
[0040][0041]式中立方晶系对称操作矩阵；最后，通过角轴关系的转化可以得到相变取向差角度，旋转矩阵R
kji
与角轴对θ
q
[r
q1
,r
q2
,r
q2
]转化关系如下：
[0042][0043]式中求得的绕某轴最小旋转角为相变取向差，即θ
p
＝{θ
q
}
min
；
[0044]按照相变取向差角度范围自定义晶界粗细或颜色，导出原始β晶粒晶界处相变取向差平面图以及柱状统计分布图。
[0045]本专利技术的有益效果如下：
[0046]本专利技术提供了一种钛合金相变取向差可视化的方法，通过在MATLAB软件中创建相变取向差运算程序，实现了利用EBSD获取的取向数据进行相变取向差作图功能，有利于高效、直观地分析钛合金相变取向差数据。
附图说明
[0047]图1为本专利技术实施例提供的锻态TC25G钛合金相变取向差平面图；
[0048]图2为本专利技术实施例提供的锻态TC25G钛合金相变取向差柱状统计分布图。
具体实施方式
[0049]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0050]本例以锻态TC25G钛合金为例，采用本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涉及到钛合金相变取向差可视化的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1对电子背散射衍射技术(EBSD)获取的钛合金原始取向数据进行预处理，通过MATLAB软件中的MTEX工具包重构原始β晶粒，导出包含β晶粒取向数据的ctf文件；步骤2将步骤1获得的ctf文件导入MATLAB软件编写的程序“相变取向差可视化”中，对输入的原始β晶粒取向数据进行运算，自定义并导出原始β晶粒晶界处相变取向差平面图以及柱状统计分布图。2.根据权利要求1所述的一种钛合金相变取向差可视化的方法，其特征在于：步骤1通过MATLAB软件中的MTEX工具包对α型、α+β型、近β型钛合金原始β晶粒进行重构处理，运行重构模块，导出包含β晶粒取向数据的ctf文件。3.根据权利要求1所述的一种钛合金相变取向差可视化的方法，其特征在于：步骤2实现“相变取向差可视化”程序运算的具体方法为：(1)在MATLAB软件中运行“相变取向差可视化”程序，导入ctf文件，读取数据点的位置信息(XCoord,YCoord)和取向信息(Euler_1,Euler_2,Euler_3)，分别生成Euler_1，Euler_2，Euler_3的子图，通过图像灰度进行边缘检测以判断晶界位置以及图像边框位置。(2)进行钛合金相变取向差运算：遍历欧拉边界点，查找每点两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵子博，刘远宏，熊威，王清江，杨久旭，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：