[发明专利]一种位错特征的三维图示化表示方法

说明书

本发明公开了一种位错特征的三维图示化表示方法，通过透射电镜获取样品中位错不同角度下的图像，并进行三维重构获得位错在晶体坐标系下描述的三维图像，根据位错的三维图像获得位错的线方向。然后根据位错的线方向和位错的柏氏矢量获得位错的组分信息，根据位错的线方向获得位错与预设晶面的空间关系，并在位错的三维图像中展示位错组分信息的空间分布和位错与预设晶面的空间关系。本发明实现了在位错的三维图像中表征位错特征，能够精确、直观地表征两类位错特征，为位错相关基础科学问题研究提供了技术基础。

技术领域

本发明涉及晶体分析及表征技术领域，特别是涉及一种位错特征的三维图示化表示方法。

背景技术

位错是晶体材料内部的重要缺陷，其空间组态和动态演化行为对材料的力学和理化性能具有深刻影响。通常，位错可分为刃型、螺型和混合型三种类型，在外场作用下分别表现出不同的迁移演化能力和行为。比如，刃位错易发生滑移和攀移，螺位错易发生滑移和交滑移，而混合位错的迁移行为比较复杂，主要与构成该位错的刃螺位错组分的含量和分布有关。

在外场作用下，实际晶体中的位错整体或者局部会发生几何和晶体学特征的变化，进而深刻影响位错的迁移能力。比如，在加热条件下，刃位错局部吸收空位发生攀移而形成割阶，因割阶所在滑移面与位错初始滑移面不同，形成不可动结点进而影响位错整体的持续迁移能力；在受力条件下，位错各处因溶质元素、颗粒等障碍物分布不均，局部弓出形成弯曲位错，或者交滑移至其它滑移面形成滑移系切换，进而显著影响宏观变形行为。

因而，精确表征位错的刃螺组分及其空间分布特征，定量揭示位错和滑移面、孪晶面和惯习面等特征晶面之间的空间关系是理解和预判位错动态行为的重要技术前提。

发明内容

本发明的目的是提供一种位错特征的三维图示化表示方法，能够精确、直观地表征位错特征，为位错相关基础科学问题研究提供了技术基础。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种位错特征的三维图示化表示方法，包括：

通过透射电镜获取样品中位错图像，并根据获得图像构建所述位错在晶体坐标系下描述的三维图像；

根据所述位错的所述三维图像获得所述位错的线方向；

根据所述位错的线方向和所述位错的柏氏矢量获得所述位错的组分信息，根据所述位错的线方向获得所述位错与预设晶面的空间关系，并在所述位错的所述三维图像中展示所述位错组分信息的空间分布和所述位错与预设晶面的空间关系。

优选的，通过透射电镜获取样品的位错图像，并根据获得图像构建所述位错在晶体坐标系下描述的三维图像包括：

以预设衍射矢量g为成像矢量并保持双束或者弱束成像条件，通过透射电镜对所述样品的位错获取多个不同角度的图像，根据获得图像进行三维重构，获得所述位错在晶体坐标系下描述的三维图像。

优选的，根据所述位错的所述三维图像获得所述位错的线方向包括：

将所述位错的所述三维图像分别沿三个正交方向切片；

在每一切片中识别出位错截面，确定每一切片中位错截面中心的位置；

在所述位错的所述三维图像中依次连接各个位错截面中心，在所述三维图像中确定出所述位错的迹线，根据所述位错的迹线获得所述位错的线方向。

优选的，获取所述样品的所述位错的柏氏矢量包括：

选取所述样品的多个衍射矢量，通过所述透射电镜获取在各个衍射矢量下所述样品的位错图像，根据获得图像基于不可见法则获得所述位错的柏氏矢量。

优选的，根据所述位错的线方向和所述位错的柏氏矢量获得所述位错的组分信息包括：