详情

原文传递一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法

专利名称：	一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法
摘要：	本发明一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法属于金属材料分析与表征技术领域。所述方法包括以下步骤：步骤1)利用纳米压痕技术获得试样任意相微区的力学性能参数；步骤2)采用电子背散射衍射技术获取纳米压痕点阵区域的晶面指数；步骤3)利用弹性力学原理，将步骤1)测得力学性能参数与步骤2)测得晶面指数相结合，进行迭代计算，线性回归后即可得出单晶弹性常数。该方法可实现对多晶材料中任意相的测试，无需对单个晶粒的简单指数面进行定向切割，快速准确的获得多晶材料内部未知取向任意相的弹性常数矩阵，为材料的微观力学行为和内应力的研究提供重要参数和技术基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国航发北京航空材料研究院
发明人：	李楠;王曦;刘昌奎;周静怡;王剑
专利状态：	有效
申请日期：	2021-10-09T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-04T00:00:00+0800
申请号：	CN202111179113.9
公开号：	CN114136754A
代理机构：	中国航空专利中心
代理人：	穆环宇
分类号：	G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08;G01N3/42;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08;G01N3/42
申请人地址：	100095 北京市海淀区北京市81号信箱
主权项：	1.一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 1)利用纳米压痕技术以某一倍数的压痕尺寸作为压痕间距，进行矩形点阵排列测试，获得测试区域微区的力学性能参数； 2)采用电子背散射衍射技术获取步骤1)中纳米压痕测试区域的晶面指数； 3)利用弹性力学原理，将步骤1)测得力学性能参数与步骤2)测得的晶面指数相结合，进行迭代计算，线性回归后即可得出单晶弹性常数，具体算法如下：通过公式(1)～公式(4)进行迭代计算，并线性回归得出S矩阵中各参数值，最终计算得到S11，S12，S44，。 [S′]＝[B][S][B]T (3) 其中S11、S12、S44为材料单晶弹性常数，E1为材料单晶弹性模量，v12为单晶泊松比，G12为单晶剪切模量，l1、m1、n1、l2、m2、n2、l3、m3、n3分别为晶体坐标系与样品坐标系的方向余弦、Er为等效弹性模量、ν为压针泊松比、E1为压针弹性模量、vf为样品泊松比，Ef为样品弹性模量。 2.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：步骤1)中的压痕间距为15倍以上压痕尺寸。 3.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：步骤1)中采用3×3矩形点阵排列。 4.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：步骤1)中选4个以上视场重复压痕点阵实验，记录接触压入载荷Pmax、接触投影面积Ac、接触刚度S、压针常数β、压针弹性模量E1、压针泊松比ν1、等效弹性模量Er。 5.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：步骤1)中压痕间距为15倍以上压痕尺寸，采用3×3矩形点阵排列，选4个以上视场重复压痕点阵实验，记录接触压入载荷Pmax、接触投影面积Ac、接触刚度S、压针常数β、压针弹性模量E1、压针泊松比ν1、等效弹性模量Er，采用公式(5)得到材料弹性模量Ef、泊松比vf与等效弹性模量Er、压针弹性模量E1、压针泊松比ν1、的函数关系。 6.根据权利要求1所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：步骤2)采用电子背散射衍射技术对纳米压痕点阵区域进行取向分析，获得每个压痕位置所对应的欧拉角φ、 7.根据权利要求5所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：采用公式(6)计算得出该位置晶面的密勒指数h k l。 h k l为该位置晶面的密勒指数，φ、为欧拉角。 8.根据权利要求6所述的一种基于纳米压痕和电子背散射衍射技术的任意相弹性常数测试方法，其特征在于：计算得到样品坐标系X、Y、Z在晶体坐标系下的单位方向向量[l1m1n1]、[l2 m2 n2]、[l3 m3 n3]，公式(7)、(8)如下：试中：uvw为测试位置样品X轴方向晶向指数，rst为测试位置样品Y轴方向晶向指数，hkl为测试位置样品Z轴方向晶向指数，l1为样品坐标系X轴与晶体坐标系x轴方向余弦，l2为样品坐标系Y轴与晶体坐标系x轴方向余弦,l3为样品坐标系Z轴与晶体坐标系x轴方向余弦，m1为样品坐标系X轴与晶体坐标系y轴方向余弦，m2为样品坐标系Y轴与晶体坐标系y轴方向余弦,m3为样品坐标系Z轴与晶体坐标系y轴方向余弦,n1为样品坐标系X轴与晶体坐标系z轴方向余弦，n2为样品坐标系Y轴与晶体坐标系z轴方向余弦,n3为样品坐标系Z轴与晶体坐标系z轴方向余弦。
所属类别：	发明专利