[发明专利]一种金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法

权利要求书

1.一种金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1，对金属材料样品表面进行机械研磨和抛光，直到金属材料样品表面达到镜面反射条件满足试验测试要求；

S2，利用显微硬度仪或纳米压痕仪，对金属材料样品表面待测区域的位置坐标进行标记；

S3，根据待测区域的位置坐标定位待测区域，并利用多种仪器分别对待测区域进行成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌及典型应变场表征；其中，利用白光干涉三维形貌仪与原子力显微镜相结合进行应变场跨尺度观测；具体包括：

利用微束荧光分析仪以及能谱分析仪，对金属材料样品表面的待测区域进行元素含量及成分分布分析表征；

利用全自动光学显微镜、常规扫描电子显微镜、高通量扫描电子显微镜以及能谱分析仪相结合，对金属材料样品表面的待测区域的显微组织与微观缺陷进行分析表征；

利用白光干涉三维形貌仪与原子力显微镜相结合，实现金属材料样品表面的待测区域三维形貌与典型应变场的高通量跨尺度表征；

S4，利用冷等静压技术对金属材料样品表面进行均匀载荷作用试验，获得冷等静压试验后待测区域的成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌及典型应变场表征；

S5，对比分析冷等静压试验前、后待测区域的成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌及典型应变场表征，获得金属材料微观力学的高通量跨尺度统计表征，具体包括：

对比分析冷等静压试验前、后金属材料样品表面三维形貌的白光干涉测试结果，获得金属材料样品表面原始高度和进行滤波后的相对高度信息的统计分布规律；

基于白光干涉结果，结合原子力显微镜对局部微观典型应变场测试结果，获取金属材料样品表面微变形特征及分布规律，为不同材料表面应变机理分析，建立从nm-μm-mm-cm的材料损伤破坏与微观力学高通量跨尺度统计表征；

结合冷等静压试验前、后金属材料样品表面成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌、典型应变场测试结果，实现金属材料微观力学薄弱区筛查与高通量统计表征；

实现基于等静压原理，结合原子力显微表面三维形貌测试与白光干涉表面三维形貌测试的金属材料微观力学高通量跨尺度统计表征。

2.根据权利要求1所述的金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法，其特征在于，

所述步骤S1中，对金属材料样品表面进行机械研磨和抛光，直到金属材料样品表面达到镜面反射条件满足试验测试要求，具体包括：

对金属材料样品表面进行常规金相研磨与抛光；

用光学显微镜观察金属材料样品表面，若无明显表面划痕则满足试验测试要求。

3.根据权利要求1所述的金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法，其特征在于，

所述步骤S2中，利用显微硬度仪或纳米压痕仪，对金属材料样品表面的待测区域的位置坐标进行标记，具体包括：

利用显微硬度仪或纳米压痕仪，采用仪器化压入方法对金属材料样品的待测区域进行坐标标记；

其中，待测区域的尺寸为1～30mm×1～30mm，为冷等静压试验前、后同一待测区域的精确定位提供依据。

4.根据权利要求1所述的金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法，其特征在于，

所述步骤S4中，利用冷等静压技术对金属材料样品表面进行均匀载荷作用试验，获得冷等静压试验后待测区域的成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌及典型应变场表征，

具体包括：

设置等静压试验的压力为10～300MPa，压力保持时间为10～300min，在试验过程中通过液体压力的各向同性传递实现载荷的等值均匀作用，从而获得金属材料样品表面微应变，完成金属材料样品的冷等静压试验；

完成冷等静压试验后，采用与步骤S3相同的方法获得冷等静压试验后待测区域的成分分布、显微组织、微观缺陷、表面三维形貌及典型应变场表征。

5.根据权利要求1所述的金属微观力学性能高通量跨尺度统计表征方法，其特征在于，所述金属材料样品为纯金属单晶材料、纯金属多晶材料、单晶合金、多晶合金、粉末合金、非晶合金中的一种或多种。