[发明专利]一种对相变的原位观察结果进行定量分析的方法及应用

说明书

本发明公开了一种对相变的原位观察结果进行定量分析的方法，属于金属热处理领域。本发明通过对原位获取的不同时间段的待测金属材料的显微组织图进行轮廓提取、上色、叠加、再提取的过程获得按时间先后依次形成的组织图；再统计出组织图中不同颜色的像素个数，将这些像素按时间累加，计算出冷却相变体积分数。按照本发明的确定相变量的确定方法与常规方法相比具有直观、准确的特点，可以用于计算相变产物与时间/温度的关系。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，更具体地，涉及一种在相变中定量分析原位观察结果的方法。

背景技术

相变的定量化分析方法常用的有淬火法、热膨胀法、超声波法、高温XRD法、DSC法等，这些方法各有优劣。例如，淬火法虽然精度高，但是实验次数多，在定量化分析相变过程时工作量极大。热膨胀法极大的降低了实验次数，但是如果在冷却时相继有不同组织形成，相变点极难准确获取。超声波法装置难以获取，而高温XRD法应用时面临扫描速度跟不上冷速的问题。DSC测量相变时，受设备最大冷却速度的限制，难以获得较快冷却速度下的相变曲线。相关的已公开专利有：中国实用新型专利说明书CN1247978中公开了一种高压高温相变测试方法，通过绘制压力随温度的变化率dP/dT曲线，确定样品的相变过程。中国实用新型专利说明书CN103308546A公开了一种定形相变材料相变函数测量方法，通过测量材料升温过程中的导热系数和相变潜热，进而确定相变动力学。

原位观察法是一种近些年兴起的方法，在材料的凝固、相变、晶粒长大等诸多领域逐渐得到应用，不仅能直接观察到相变时微观组织形貌的变化，而且在较大的冷却速度范围内均能观察到相变过程。但是，对相变原位观察结果的定量分析仍然缺乏，使原位观察结果的科学意义无法被充分发掘。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种精确定量分析方法，其目的在于，通过对原位拍摄的不同时刻的显微组织图像进行变色、叠加、提取等处理，对原位观察结果进行精确定量分析，由此解决现有技术缺乏对原位观察结果的定量分析的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种对相变的原位观察结果进行定量分析的方法，包括如下步骤：

步骤1：原位获取相变前、相变过程中、相变后的待测金属材料的显微组织图；

步骤2：提取出不同时刻显微组织图中的晶界与新生成的相轮廓，除轮廓外，图片中的其他位置透明；

步骤3：将不同时刻的轮廓照片更改为渐变的不同颜色，并按时间次序依此叠加，其中，先拍照的图片中的轮廓应该覆盖后拍照的图片；叠加后获得彩色图，彩色图中相的不同颜色表示形成先后顺序不同；

步骤4：步骤3叠加获得的彩色图的基础上，按步骤3选取的渐变颜色依次提取出不同颜色的若干张图，这些图分别代表按时间先后依次形成的组织；

步骤5：统计出步骤4提取的图中不同颜色的像素个数，将这些像素按时间累加，计算出冷却相变体积分数。

进一步地，步骤2中，通过调整亮度、对比度的图像处理方法提取出不同时刻照片中的晶界与新生成的相轮廓。

进一步地，步骤3的渐变颜色选择蓝色——绿色。

进一步地，步骤1中，原位获取图像的方式为高温金相显微镜原位拍照结果，或者高温激光共聚焦显微镜原位录像。

进一步地，待测金属材料为钢或镍基高温合金。

为了实现上述目的，本发明还提供了上述方法的应用，即将上述方法用于计算相变产物与时间/温度的关系。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：