一种金属材料缺陷密度的测量方法技术

本发明专利技术提供了一种金属材料缺陷密度的测量方法，涉及金属材料缺陷密度定量分析调控材料性能的技术领域。此方法包括建立原始数据集、对原始数据进行预处理、判断晶界存在、计算弹性扭曲张量、计算位错密度和计算向错密度六个步骤。相比于传统的微观缺陷组织分析方法，本方法首次引入李代数数学工具对描述向错等晶体缺陷旋转特性和结构的旋转矢量如弗兰克矢量进行定量分析，突破现有材料缺陷密度测量方法和难以准确表述及计算旋转矢量的束缚，提出一种对旋转矢量的微分计算方法，并结合金属材料待测区域EBSD数据量化位错、向错等微观缺陷，为分析向错等晶体缺陷对材料性能的影响提供了重要参考。供了重要参考。供了重要参考。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料缺陷密度的测量方法


[0001]本专利技术涉及金属材料缺陷密度定量分析调控材料性能的
，具体涉及一种金属材料缺陷密度的测量方法。

技术介绍

[0002]晶体缺陷，如向错，广泛存在于金属中，在决定材料的力学性能等方面起着至关重要的作用，基于调整晶体内部缺陷结构和密度，金属和合金的机械性能可以通过机械加工等手段得以改善。例如，工程中常见的加工硬化是提高金属材料强度的最有效的方法之一，其解决的方案为在冷加工过程中增加了晶体的位错密度从而导致材料强度提高。在物理冶金学和材料科学中，缺陷结构的信息对于建立微观结构、加工和性能之间的基本关系至关重要，这都需要定量的方法来确定缺陷特性。其中，对于向错，目前没有精准的定量计算方法，原因在于缺少描述向错这一晶体缺陷旋转特性和结构的数学工具，这也导致现有的关于晶体缺陷对材料性能影响的分析缺少对向错的考量。因此，如何定量分析金属材料中的向错，进而全面分析晶体缺陷对材料性能的影响是目前亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种金属材料缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料缺陷密度的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立目标金属材料待测区域的原始数据集1；对目标金属材料待测区域进行EBSD实验采集所需数据，定义待测区域EBSD图中数据点个数为N，其中任意数据点信息采用取向参数和位置参数表示；所述的数据点个数N满足：10≤N≤10000000且N为整数，所述的任意点信息为：取向参数，采用三个欧拉角，为(α
i
,β
i
,γ
i
)，位置参数为(x
i
,y
i
)，其中i满足：1≤i≤N且i为整数，再将待测区域EBSD图中的数据点信息定义为数据集1，数据集1为：{(x1,y1,α1,β1,γ1)，(x2,y2,α2,β2,γ2)
…
(x
N
,y
N
,α
N
,β
N
,γ
N
)}。步骤2：对数据集1进行预处理；选取步骤1数据集1任意一点的取向参数(α
i
,β
i
,γ
i
)，由如下公式(1)、(2)、(3)和(4)计算获得该点的旋转矩阵g
i
；；；；其中，g
i
定义为一点的旋转矩阵，定义为一点欧拉角α
i
对应的矩阵表示，定义为一点欧拉角β
i
对应的矩阵表示，定义为一点欧拉角γ
i
对应的矩阵表示；对数据集1中所有点按照公式(1)、(2)、(3)和(4)进行计算，获得数据集2，数据集2为：{(x1,y1,g1)，(x2,y2,g2)
…
(x
N
,y
N
,g
N
)}。选取数据集2任意一点的旋转矩阵g
i
，由于g
i
∈SO(3)群，因此通过对数映射可得到g
i
对应的李代数再由如下公式(5)和(6)计算得到任意一点的旋转矢量ω
i
；；其中，定义为g
i
对应的李代数，ω
i
定义为旋转矢量，∨定义为满足运算的计算符号；对数据集2中所有点按照公式(5)和(6)进行计算后，获得数据集3，数据集3为：{(x1,y1,ω1)，(x2,y2,ω2)
…
(x
N
,y
N
,ω
N
)}；。
步骤3：判断点周围是否存在晶界；选取数据集2中的任意一点的旋转矩阵g
i
和该点周围4个点的旋转矩阵，将4个点中的任意一点的旋转矩阵记为g
j
，其中j为i
‑
1,i+1,i
‑
h或i+h中的任意一个，h为EBSD数据图x方向长度与扫描步长的比值，并定义M
ij
为晶界判定变量，且当M
ij
＝1代表存在晶界，M
ij
＝0代表不存在晶界，则M
ij
由公式(7)、(8)、(9)和(10)计算获得；q
ij
＝g
j
g
i
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(7)ω
ij
＝(q
ij
)
∨
ꢀꢀꢀꢀ
(8)δ
ij
＝|ω
ij
|
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)其中，q
ij
定义为所选点与其周围点之间的取向差矩阵，ω
ij
定义为取向差矩阵q
ij
对应的旋转矢量，δ
ij
定义为旋转矢量ω
ij
对应的取向差角度，且单位为弧度；对数据集2中的所有点按照公式(7)(8)(9)和(10)进行计算后，最终获得数据集4，数据集4为{(x1,y1,M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一鹏，杜春风，李羿震，生云鹤，梁桁楠，韦永思，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
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