【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料微观组织分析表征，尤其涉及一种材料微观组织三维重构的方法。
技术介绍
1、材料微观组织三维重构技术是解析显微组织空间结构的重要方法，其通过不同成像原理获取材料内部空间显微结构，用以提供材料研究、材料改性的基础方向。目前材料微观组织三维重构技术主要包括有损检测方法和无损检测方法，其中无损检测方法包括显微ct、工业ct、同步辐射等方法，其优点在于对材料没有损伤和破坏，材料可以原位获取微观结构信息演化。然而对于要求精度较高、晶粒尺寸小、采集区域大的跨尺度检测表征，则耗时大、费用高，难以在时空尺度兼顾效率；对于有损方法的三维重构技术则是以连续切片三维重构为主，包括聚焦离子束(fib)连续切片、机械抛光连续切片和高精度金相抛光连续切片法；其中高精度金相抛光的连续切片法，具有制样成本低、结构准确、观测区域和精度兼顾的特点，是三维重构的重要技术之一。
2、根据连续切片原理，通过对材料表面不同深度进行显微压痕定位和金相采集，并利用软件进行微观组织以及夹杂、缺陷、损伤等三维重构是获得材料微观组织空间结构特别是陶瓷、金属等硬质材料显微组织结构的重要方法。随着近年来材料基因组计划的快速发展，实现微观组织三维重构高通量技术成为未来发展重点之一。利用全自动高通量金相显微镜或高通量场发射扫描电子显微镜可以实现厘米级样品(xy方向)的三维重构。
3、目前，对连续切片三维重构主要利用显微维氏压痕法预制显微压痕进行空间定位点标记。利用理想形状显微压痕投影面积和显微压痕深度的线性关系(显微维氏压头136°)，可以通过测量显
4、其中，显微压痕轮廓变形是由于不同材料塑性变形后，会产生具有差异的应变响应；特别是对含残余应力的材料，经过压头加载后，其显微维氏压痕轮廓将产生变形，显微维氏压痕三维轮廓偏离理想形状，因此其显微压痕投影面积和显微压痕深度不严格遵循线性关系，导致层厚测量的误差放大。由于压头加载过程中，显微维氏压痕表面产生塑性变形堆积或翘曲，因此在测量显微维氏压痕投影面积时容易出现一定误差。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述压痕轮廓的形状误差导致高度信息误差和显微维氏压痕附近塑性堆积或翘曲导致高度信息误差的问题，本申请提供了一种材料微观组织三维重构的方法，该方法实现了高度信息的精准采集，对材料微观组织三维重构的精准构建提供了基础。
2、有鉴于此，本申请提供了一种材料微观组织三维重构的方法，包括以下步骤：
3、a)对待测材料的表面进行预处理；
4、b)利用全自动显微维氏硬度仪对步骤a)得到的待测材料进行显微压痕的定位标记；
5、c)利用高精度三维光学轮廓仪对步骤b)得到的待测材料的显微压痕三维高度轮廓信息进行采集，定位高度信息；
6、d)去除步骤c)得到的待测材料的显微压痕周围的塑性堆积和或翘曲；
7、e)以步骤d)得到的待测材料的表面作为第一层切片，利用高精度光学三维轮廓仪对所述第一层切片的显微压痕进行三维形貌采集，定位高度信息；
8、f)采集所述第一层切片的金相信息；
9、利用金相抛光结合全自动光学显微镜或高精度三维光学轮廓仪，获取待测材料的第二层切片，并进行第二层切片的高度信息和金相信息采集；
10、g)按照步骤f)对下一层切片进行处理和信息采集，直至获得n层切片及其对应的高度信息和金相信息；
11、h)利用三维重构软件对n层切片的微观组织信息进行三维重构。
12、优选的，步骤a)中，所述预处理包括金相研磨和金相抛光。
13、优选的，步骤b)具体为：
14、根据待测材料的硬度、弹性模量和组织结构表征要求，设置载荷、保载时间、点阵数量和压头间距；所述待测材料为小尺寸和或小区域样品，对待测材料进行显微维氏压痕单点定位标记，所述待测材料为大尺寸和或大区域样品，对待测材料进行显微维氏压痕高通量点阵点定位标记。
15、优选的，步骤c)具体为：
16、利用高精度三维光学轮廓仪，获取显微压痕的轮廓参数，通过高度信息分布，对待测材料压痕的三维高度进行采集，获取显微压痕的高度信息。
17、优选的，步骤d)中，所述去除塑性堆积和或翘曲采用高精度金相抛光仪进行抛光，所述抛光在所述全自动金相显微镜或高精度三维光学轮廓仪辅助下进行。
18、优选的，步骤e)中，所述高精度光学三维轮廓仪为白光干涉光学轮廓仪、超景深显微镜或激光共聚焦显微镜。
19、优选的，步骤f)中，所述金相信息采用全自动金相显微镜采集。
20、优选的，步骤f)中进行第二层切片高度信息和金相信息采集的方法具体为：
21、利用高精度金相抛光仪对待测材料进行抛光处理，同时利用光学轮廓仪或全自动金相显微镜辅助观测，判断第二层切片厚度，获得第二层切片，利用全自动光学显微镜采集第二层切片的显微压痕的高度信息及待观测区域的金相信息。
22、优选的，所述组织重构具体为：
23、根据n层切片中每层切片的高度信息和金相信息，利用三维重构软件对切片序列金相图谱进行三维重构。
24、优选的，所述待测材料为金属材料或脆性非金属材料。
25、本申请提供了一种材料微观组织三维重构的方法，其利用高精度三维光学轮廓仪直接测量显微压痕深度，避免了通过压头几何形状换算深度导致的计算误差，并利用高精度三维光学轮廓仪进行连续切片厚度直接测量，有效改善了高度信息误差；同时去除了待测材料的压痕周围的塑性堆积或翘曲，减小了显微压痕轮廓误差，再结合三维轮廓仪直接测量显微压痕深度，有效避免了高度误差。
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1.一种材料微观组织三维重构的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A)中，所述预处理包括金相研磨和金相抛光。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B)具体为：
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤C)具体为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D)中，所述去除塑性堆积和或翘曲采用高精度金相抛光仪进行抛光，所述抛光在所述全自动金相显微镜或高精度三维光学轮廓仪辅助下进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E)中，所述高精度光学三维轮廓仪为白光干涉光学轮廓仪、超景深显微镜或激光共聚焦显微镜。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤F)中，所述金相信息采用全自动金相显微镜采集。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤F)中进行第二层切片高度信息和金相信息采集的方法具体为：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组织重构具体为：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待
...【技术特征摘要】
1.一种材料微观组织三维重构的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述预处理包括金相研磨和金相抛光。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)具体为：
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤c)具体为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中，所述去除塑性堆积和或翘曲采用高精度金相抛光仪进行抛光，所述抛光在所述全自动金相显微镜或高精度三维光学轮廓仪辅助下进行。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹京宜，任群，方志刚，李亮，殷文昌，臧勃林，赵伊，褚广哲，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二二二八部队，
类型：发明
国别省市：
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