一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，S1：利用电子背散射衍射仪采集样品待分析区域的背散射衍射花样并提取获得原始衍射花样数据；S2：将所述原始衍射花样数据通过预设模型基于取向预设过程进行处理，获得待分析区域各向异性因子的分布和统计信息。本发明专利技术属于材料结构分析技术领域，具体涉及一种基于EBSD数据快速分析材料特定范围内各向异性因子分布的方法。该方法填补了基于EBSD数据在各向异性因子分析方面的空白，同时有益于对材料模量、阻尼、以及磁致伸缩等性能的初步评估。缩等性能的初步评估。缩等性能的初步评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法


[0001]本专利技术属于材料结构分析
，具体涉及一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法。

技术介绍

[0002]晶体结构材料模量和阻尼值的变化通常与材料受到外加力场或磁场方向相关联的各向异性因子(Γ)相关，特别对于铁磁合金，其磁致伸缩大小、磁晶各向异性能也与材料的各向异性因子息息相关。例如：对于立方结构材料，任意取向的弹性模量通常根据以下关系进行计算：
[0003]E
‑1＝S
11
‑
2(S
11
‑
S
12
‑
1/2S
44
)Γ，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0004]其中S
11
，S
12
，S
44
为弹性顺度，经应力弛豫后，材料能量损耗强度可以描述为：
[0005][0006]其中Ju为未弛豫弹性顺度。对于铁磁多晶体，磁致伸缩也可以用各向异性因子来表示，即
[0007][0008]λ
111
和λ
100
分别为[111]和[100]方向的磁致伸缩系数。因此，通过对各向异性因子的局部以及整体统计分析，可以评估不同材料的相关物理特性。
[0009]得益于电子背散射衍射(EBSD)技术的快速发展，晶体结构、不同方向的极图及反极图、织构、几何应变分布等可以被快速分析。然而，目前对于各向异性因子的精确计算及统计分析，仍然不能实现。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于填充现有EBSD分析技术在各向异性因子分布分析方面的空白，提供了一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，以解决现有技术对各向异性因子不易大范围分析统计且值不精确的问题。
[0011]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0012]一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，包括以下步骤：
[0013]S1：利用电子背散射衍射仪采集样品待分析区域的背散射衍射花样并提取获得原始衍射花样数据；
[0014]S2：将所述原始衍射花样数据通过预设模型基于取向预设过程进行处理，获得待分析区域各向异性因子的分布和统计信息。
[0015]进一步改进在于，所述样品主要为单相或者多相结构的金属样品。
[0016]进一步改进在于，所述S1中的所述原始衍射花样数据为数据点坐标(X,Y)和Euler指数将待分析区域的原始衍射花样数据中的Euler指数(φ1、Φ、φ2)数
据转变为米勒指数数据，从待分析区域的第一个数据点开始到最后一个数据点结束。
[0017]进一步改进在于，如果需对特定区域或者相进行分析，所述S1中的所述原始衍射花样数据为对应相子集或者区域子集的数据点坐标(X,Y)和Euler指数
[0018]进一步改进在于，所述S2中的将所述原始衍射花样数据通过预设模型基于取向预设过程进行处理，获得待分析区域各向异性因子的分布和统计信息包括以下步骤：
[0019]S201：读取原始衍射花样数据，并形成基于所有所述原始衍射花样数据的数据点扫描区域；
[0020]S202：执行扫描区域的数据点的计算过程，从第一个数据点开始至最后一个数据点结束，并基于G矩阵将扫描区域原始衍射花样的Euler指数数据转变为米勒指数数据；
[0021]S203：提取扫描区域内所有的米勒指数数据，并设定分析取向和各向异性参考轴；
[0022]S204：根据米勒指数数据与参考轴的方位，计算出扫描区域内所有位置与三个参考轴方向的余弦值，分别为cosα，cosβ，cosγ，并根据各向异性因子公式Γ＝cos2α*cos2β+cos2β*cos2γ+cos2γ*cos2α,计算出扫描区域内所有位点的一维各向异性因子；其中，将待分析区域内中每一点Euler指数Φ、数据组合成向量d，分别计算向量d与各向异性参考轴之间的余弦值。
[0023]S205：将得到的所述一维各向异性因子数据转化为三维矩阵数据；
[0024]S206：对所述三维矩阵数据的坐标进行分割后形成各向异性因子分布图，通过EBSD对未识别区域进行扫描后的空白处理，同时根据各向异性因子的分布图的分割后的平均值形成各向异性因子分布数据。
[0025]进一步改进在于，所述G矩阵和米勒指数关系为：
[0026][0027]进一步改进在于，所述S203中的分析取向为沿样品坐标系SCS的x轴方向，即[u v w]，或沿SCS的z方向；各向异性参考轴为[100]‑
[010]‑
[001]，但特殊情况下，也可以按需求对取向进行修改，例如[100]‑
[011]‑
[01
‑
1]。
[0028]进一步改进在于，还包括S3，基于S2得到的各向异性因子的分布和统计信息数据分析材料相关特征量，所述特征量包括模量、阻尼、磁致伸缩等。
[0029]本专利技术的有益效果在于：基于现有技术，通过提取EBSD原始坐标和取向数据，并对该数据进行计算和设定的处理，可得到样品在EBSD扫描范围内整体的精确各向异性因子分布及统计信息，处理过程基于Matlab中实现。通过该结果，可对材料微区各向异性因子进行分析，也可以对整体各向异性因子进行统计分析，从而有利于衡量材料的模量、阻尼、磁致伸缩等宏观信息。总结为以下几点优点：
[0030]①
可以得到精确的各向异性因子；
[0031]②
可以快速得到大范围内各向异性因子的分布以及对应的统计信息，填补EBSD分析在这一方面目前的空白；
[0032]③
该方法可以用于对材料磁致伸缩、各向异性阻尼、模量大小等进行评估。
附图说明
[0033]图1是基于本专利技术的实施例1中FeGa单晶微区的各向异性因子分布(a)和对应的统计信息(b)，以及FeGa双晶微区的各向异性因子分布(c)和对应的统计信息(d)；
[0034]图2是基于本专利技术的实施例2中复相高强钢BCC相(a)和FCC相(b)的各向异性因子分布；
[0035]图3是基于本专利技术的实施例3中一种BCC高熵合金的各向异性因子分布(a)和对应的统计信息(b)；
[0036]图4是基于本专利技术的实施例4中纯铜样品在参考轴为[100]‑
[011]‑
[01
‑
1]时的各向异性因子分布(a)和对应的统计信息(b)。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0038]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0039]一种基于EBSD数据快速分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用电子背散射衍射仪采集样品待分析区域的背散射衍射花样并提取获得原始衍射花样数据；S2：将所述原始衍射花样数据通过预设模型基于取向预设过程进行处理，获得待分析区域各向异性因子的分布和统计信息。2.根据权利要求1所述的一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，其特征在于，所述样品为单相或者多相结构的金属样品。3.根据权利要求1所述的一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，其特征在于，所述S1中原始衍射花样数据为数据点坐标(X，Y)和Euler指数4.根据权利要求3所述的一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，其特征在于，所述S1中原始衍射花样数据为对应相子集或者区域子集的数据点坐标(X,Y)和Euler指数5.根据权利要求3或4任一所述的一种基于EBSD数据快速分析材料各向异性因子分布的方法，其特征在于，所述S2中的将所述原始衍射花样数据通过预设模型基于取向预设过程进行处理，获得待分析区域各向异性因子的分布和统计信息包括以下步骤：S201：读取原始衍射花样数据，并形成基于所有所述原始衍射花样数据的数据点扫描区域；S202：执行扫描区域的数据点的计算过程，从第一个数据点开始至最后一个数据点结束，并基于G矩阵将扫描区域原始衍射花样的Euler指数数据转变为米勒指数数据；S203：提取扫描区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孟，刘雪晴，蒋卫斌，王先平，方前锋，
申请(专利权)人：安徽工业技术创新研究院六安院，
类型：发明
国别省市：