[发明专利]基于二维X射线检测技术晶粒尺寸的快速检测方法

说明书

本发明提供一种基于二维X射线检测技术晶粒尺寸的快速检测方法，属于晶粒尺寸测量技术领域。该方法首先对参考样品进行金相或EBSD数据采集，得到参考样品的平均晶粒大小、晶粒分布情况等，对参考样品多个检测视场进行标记，对比标记视场的金相结果和X射线衍射结果，建立衍射信息与晶粒尺寸关系；从而建立基于平均晶粒尺寸公式和晶粒尺寸分布模型。然后对测试样品采集X射线衍射信息，依据参考样品的计算模型即可计算平均晶粒和晶粒尺寸分布。该方法能够实现对晶粒尺寸的快速检测，适用于多晶材料晶粒尺寸快速检测的工业应用。

技术领域

本发明涉及晶粒尺寸测量技术领域，特别是指一种基于二维X射线检测技术晶粒尺寸的快速检测方法。

背景技术

晶粒尺寸及其分布是反映金属材料微观组织的重要特征参数，并且直接影响金属材料的力学性能和物理性能，所以也是实际生产工艺控制中一个重要参数。因此，晶粒尺寸检测无论对于基础理论研究或实际工业生产均具有重要意义，尤其晶粒尺寸在线检测是现代化大规模工业生产急需的技术。目前，工业上比较常用的晶粒尺寸检测方法是金相法，这种方法的检测结果比较准确，但是需要对试样进行抛光和腐蚀等处理，属静态、离线和破坏性检测方法。晶粒尺寸无损检测法中主要是X射线法，其中又可以分为线形分析法和照相法，线形分析法只适用于纳米材料，照相法只能表征半定量信息。一般而言，工业上使用的大多数金属和合金的晶粒尺寸范围大约是在几微米至几百微米范围之间。因此，上述方法虽然各有优势，但是都无法用于工业生产过程中的晶粒尺寸在线检测。因此，研究和开发金属材料的晶粒尺寸在线检测技术，尤其能作到无损、实时和全程地将晶粒尺寸以最快的速度检测出来并反馈到相应的生产工序，以及时调整其工艺参数，同时实现产品质量全程监控，具有十分重要的意义。

晶粒尺寸的变化使X射线衍射信息发生本质变化，据此可以通过建立X射线衍射信息与晶粒尺寸之间的关系研究，开发晶粒尺寸X射线检测模型。近年来发展的X射线面探测器技术，使传统的零维或一维衍射信息变成二维衍射信息，可以即时采集上百万个衍射数据，显著地提高了采集衍射数据的数量和速度，是研究和开发晶粒尺寸在线检测技术的关键。然而，目前的技术存在检测效率等，过程复杂等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于二维X射线检测技术晶粒尺寸的快速检测方法。

该方法具体步骤如下：

(一)制备参考样品并采集参考样品的金相或EBSD数据，得到参考样品的平均晶粒大小、晶粒分布情况以及待测织构含量；

(二)利用X射线增感屏确定X射线光斑位置，对参考样品的三个以上的检测视场进行标记；

(三)获得标记视场的金相或EBSD结果以及X射线衍射结果，标记视场的金相结果或EBSD结果与X射线衍射结果对比，建立衍射结果与晶粒尺寸的关系；

(四)统计每个衍射结果的光斑个数以及光斑信息；

(五)基于视场中光斑平均个数的数据，建立计算平均晶粒尺寸公式；基于每个光斑的衍射强度信息，建立晶粒尺寸以及晶粒尺寸分布计算模型；

(六)对测试样品采集X射线衍射结果，根据平均晶粒尺寸公式和晶粒尺寸以及晶粒尺寸分布计算模型，计算平均晶粒尺寸和晶粒尺寸分布。

其中，参考样品和测试样品性质相同。

步骤(三)中X射线衍射结果包括光斑衍射的光斑峰值、光斑面积、光斑强度均值和光斑强度总值，其中，光斑峰值为光斑中像素点强度的最大值，光斑面积为光斑中像素点的个数，光斑强度均值为光斑中每个像素点强度的均值，光斑强度总值为光斑中每个像素点强度的和。

区别于其他晶粒尺寸的计算，本发明直接对X射线衍射图像信息进行统计分析，而不对数据进行积分等处理；且区别于谢乐公式仅适用于微米级晶粒尺寸的检测。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：