[发明专利]一种基于DIC的热膨胀相变测量方法

说明书

本发明涉及一种基于DIC的热膨胀相变测量方法，属于检测分析领域。本发明为了解决现有的相变装置设备昂贵，操作复杂的问题，并为了能够更加准确方便的确定材料的相变点，提出了一种基于DIC的热膨胀相变测量方法。本发明基于热台显微镜，通过热台显微镜的控制程序控制加热与冷却过程，通过图像拍摄控制程序，采用高速摄像机通过显微镜对加热和冷却过程中的试样进行连续拍照，并保持镜头和材料表面距离一定，通过DIC方法获得试样表面的应变场，从而得到试样在各点在各个方向上的平均应变值，以该平均应变值作为材料的膨胀量绘制其热膨胀曲线，具有设备简单、测量结果准确可靠的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于DIC的热膨胀相变测量方法，属于检测分析领域。

背景技术

材料，尤其是金属材料，在温度逐渐升高的过程中，内部的微观组织，如晶粒的大小、形貌、元素分布等会随之逐渐发生变化。当温度达到一定值时，材料发生相变，内部的晶体结构发生改变，对材料的各项性能造成十分重要的影响。针对钢铁材料而言，其奥氏体转化温度随着材料内部化学成分组成、热处理状态等因素的不同而不同。相变点作为材料特性的一个重要表征参数，对于工程应用有着重要的意义，因此有必要针对不同的材料开展具体的相变试验，测量其具体的相变点。

目前，测量相变点的方法主要有：1、差示扫描量热法，借助于同步热分析仪将待测试样与另一参比试样在完全相同的条件下加热(或冷却)，根据两者温差与温度或时间的变化关系(DSC曲线)，对物质状态进行判定；2、连续升温金相法，首先选择淬火温度范围，确定淬火温度间隔为10℃。加热保温然后水淬，最后观察不同淬火温度的试样在光学显微镜下的组织变化；3、计算法，根据各元素对相变温度的影响推算出相变点；4、X射线法，通过改变试样的温度，分别测出其不同温度下的衍射谱，进行物相分析，从而找出相变的温度范围；5、声发射法；6、电阻法；7、膨胀法；其中，膨胀法的测量原理是通过测量材料在连续加热过程中的膨胀曲线，根据不同相之间的热膨胀系数差异，以及相变过程中发生的体积变化，分析得到相变点。

热膨胀试验首先要进行基线测试，然后再按照样品+修正的模式对样品进行测试，最后将测试数据导入专业热分析软件。通过软件分析升降温热膨胀曲线的变化，利用峰值或切线法分析可得到材料的相变点；通过软件计算可得到任意温度点的瞬时热膨胀系数和任意温度区间的平均热膨胀系数。

目前的相变测试方法都依赖于专业的仪器和设备，测量的成本高，数据处理复杂。

发明内容

本发明为了解决现有的相变装置设备昂贵，操作复杂的问题，并为了能够更加准确方便的确定材料的相变点，提出了一种基于DIC的热膨胀相变测量方法。本专利基于热台显微镜，通过热台显微镜的控制程序控制加热与冷却过程，通过图像拍摄控制程序，采用高速摄像机通过显微镜对加热和冷却过程中的试样进行连续拍照，并保持镜头和材料表面距离一定，通过DIC方法获得试样表面的应变场，从而得到试样在各个方向上各点的平均应变值，以该平均应变值作为材料的膨胀量绘制其热膨胀曲线，具有设备简单、测量结果准确可靠的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于DIC的热膨胀相变测量方法，包括如下步骤：

步骤一、通过热台显微镜对材料进行加热与冷却，使材料产生相变，采用高速摄像机通过显微镜对材料拍照，通过DIC采集，得到加热与降温过程中各温度下的时间、温度、相变情况。

步骤二、根据所拍摄的图像，提取应变与时间关系曲线。

采用DIC方法。利用软件对所拍摄的图像进行处理。以第一张图像作为参考，获取各图像所对应的各点的应变，即应变场，计算各个方向所对应的平均应变。同时根据拍摄时所采用的采样频率以及两个控制程序启动差异时间，获取每张图像所对应的加热时间，绘制平均应变与时间关系曲线。

步骤二的具体实现方法为：

步骤2.1：图像编号。