[发明专利]一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法

权利要求书

1.一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：采用直流四端子法，测量片状金属材料碳/氮热扩渗或片状陶瓷氧化物材料单向氧传导的化学弛豫过程的材料电导率随时间演变的数据；

步骤二：对上述测量的材料电导率随时间演变的数据σ_n进行归一化处理，得到归一化电导率进一步得到N个时刻下的归一化电导率数组3,…N；其中N的取值要求[σ_N-σ_N-1]/σ_N-10.01，σ₁表示初始电导率，σ_N表示终了电导率；

步骤三：利用傅里叶变换公式将N个时刻下的归一化电导率数组从时域转换到频域，得到各个频率下的归一化电导率在频率空间内的数组ω_n},n＝1,2,3,…N；其中ω表示频率，t表示时间，表示频率与时间乘积的e指数，其中j表示虚数单位，满足j²＝-1；

步骤四：将各个频率下的归一化电导率在频率空间内的数组n＝1,2,3,…N带入阻抗方程计算得到各个频率下的阻抗数列{Z_n,ω_n},n＝1,2,3,…N；

步骤五：取各个频率下的阻抗数列{Z_n,ω_n},n＝1,2,3,…N；以阻抗Z_n的实部与虚部的负数，分别作为横坐标与纵坐标绘图，得到直流阻抗谱尼奎斯特图；

以频率为横坐标，以阻抗Z_n的实部与虚部的负数分别为纵坐标绘图，则得到直流阻抗谱的实部虚部图。

2.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，步骤一中所述金属材料为纯铁或铁基合金。

3.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，步骤一中所述陶瓷氧化物材料为具有氧离子传导能力的陶瓷氧化物。

4.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，步骤一中所述片状金属材料或片状陶瓷氧化物材料，均为致密的或多孔的正方体条状样品。

5.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，步骤一中所述片状金属材料或片状陶瓷氧化物材料，其厚度值与宽度值的比值均小于1/3，其宽度值与长度值的比值均小于1/3。

6.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，所述步骤一的详细步骤为：

测量片状金属材料碳/氮热扩渗化学弛豫过程的材料电导率随时间演变的数据，共测量N个时刻下的材料电导率数据，它为{σ_n,t_n},n＝1,2,3,…N；其中σ_n表示电导率数据；N的取值要求[σ_N-σ_N-1]/σ_N-10.01。

7.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，所述步骤一的详细步骤为：

测量片状陶瓷氧化物材料单向氧传导化学弛豫过程的材料电导率随时间演变的数据，共测量N个时刻下的材料电导率数据，它为{σ_n,t_n},n＝1,2,3,…N；其中σ_n表示电导率数据；N的取值要求[σ_N-σ_N-1]/σ_N-10.01。

8.根据权利要求1所述一种原位表征碳/氮/氧单向反应扩渗化学弛豫过程的直流阻抗谱方法，其特征在于，所述步骤三中的详细步骤为：

通过在两个连续电导率数据点和之间进行线性插值计算任意时刻t时的电导率

然后将上式带入步骤三中所述的傅里叶变换公式，得到以下方程：

其中将弛豫时间t_N外推至无穷远处，得到从时间t_N至t＝∞的傅里叶变换：

再通过计算下式得到归一化电导率数据进行傅里叶变换：

计算N个时刻{t_n}的倒数，得到{1/t_n}，用以表示N个频率{ω_n}，或者在[1/t₁，1/t_N]范围内对数等间距取得N个频率{ω_n}；

根据公式计算各个频率下的归一化电导率在频率空间内的数组