[發明專利]通過圖像分析計算合金夾雜物

有效

• 申請號: 200980142940.1
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN102203591A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 威廉姆·別亞;瑪麗·庫歐科;瑪麗-諾艾爾·黑納德;比阿特麗斯·佩爾蒂埃
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22;G01N33/20;G06T7/00;H01J37/22;G01N23/225
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 萬學堂;周偉明

技術領域

本發明涉及通過圖像分析而計算和分析合金中的夾雜物的方法。

背景技術

特定合金可能存在夾雜物，其中，夾雜物被定義為化學成分不同于合金成分的微觀顆粒。這樣的夾雜物以不合需要的方式存在于合金體中。夾雜物因制備材料的熔化方法所致。這樣的夾雜物用作應力集中之處。夾雜物可導致隨疲勞而發展的初始微裂紋。夾雜物的化學成分、數量、尺寸和空間分布是對疲勞行為有影響的參數。因此，實質上能夠對存在于給定合金中的夾雜物進行計算和分類。而且，需要對代表零件的樣本(其尺寸足夠大且具有相同的相變狀態)執行這樣的冶金分析。

當前的計算合金(例如鋼)中的夾雜物的方法包括：觀察光學顯微鏡中的微觀截面，和將觀察到的夾雜物與顯示出不同夾雜物存在情況的基準圖像比較。這種方法存在多種缺點：與圖像的比較缺乏精確性(存在取決于觀察者的偏差)，而且無法獲得關于夾雜物化學成分的信息。因此，有必要觀察大量樣本以實現對合金夾雜物清潔度的確定。所述方法因而是費力的和艱苦的(手動操作)，而且是不完全的。

發明內容

本發明將提供一種冶金分析方法，使得可通過令人滿意的方式表征任意合金的夾雜物總量。所述方法因而包括：確定合金中存在的夾雜物的含量、尺寸、空間分布和化學成分，將這些測量值盡可能容易和準確地組合以在分析合金夾雜物清潔度時獲得成本節約。

這一目的通過以下事實實現：所述方法包括：

a)制備所述合金的樣本；

b)通過放大地觀察所述樣本的至少一個區域而確定夾雜物檢測閾值；

c)基于在步驟b)中所限定的閾值檢測所述樣本的夾雜物，并計算所述夾雜物；

d)獲取在步驟c)中所檢測到的各夾雜物的圖像，并確定各夾雜物的尺寸；

e)通過對各所檢測的夾雜物進行化學分析，確定其化學成分；和

f)通過在步驟d)中獲取的圖像形成該樣本的地圖，所述地圖顯示出所述夾雜物的空間分布，在所述地圖中，每個所述檢測的夾雜物由圖形元素表示，所述圖形元素的尺寸與所述夾雜物的尺寸成比例，所述圖形元素的顏色與所述夾雜物的化學成分相聯系。

利用這些設置，計算和分析夾雜物所需的所有參數均在樣本上測量，該樣本被選擇為足夠大以在統計學上代表合金，所獲取的數據最優地組合，以獲得盡可能完整、易用和實用的夾雜物地圖，由此實現生產率節約。特別是地圖使得可確定夾雜物是否聚集在一起而形成群，所述群的通常形狀很可能產生應力集中，這將對合金的疲勞強度有害。

有利地，計算和分析夾雜物的方法在步驟f)之后包括以下步驟：

g)使用在步驟f)中形成的所述檢測的夾雜物的地圖，基于至少一個預定標準分析所述樣本。

這種使用地圖的樣本分析使得可核實被采樣的合金是否符合要求。

本發明還提供一種用于計算和分析一合金中的夾雜物的系統。

根據本發明，所述系統包括：

顯微鏡；第一機構，其適于控制所述顯微鏡，用于基于檢測閾值來檢測所述合金樣本中存在的夾雜物，并計算所述夾雜物；化學分析設備，其適于獲得來自每個所述夾雜物的化學數據；第二機構，其適于獲取每個所述夾雜物的圖像并控制所述化學分析設備以通過所述化學數據確定所述夾雜物的化學成分；第三機構，其適于形成所述樣本的地圖，所述地圖顯示出所述夾雜物的空間分布，其中各檢測的夾雜物由圖形元素表示，所述圖形元素的尺寸與所述夾雜物的尺寸成比例，所述圖形元素的顏色與所述夾雜物的化學成分相關聯；和用于顯示所述地圖的裝置。

附圖說明

通過閱讀以下根據非限制性示例給出的實施例的詳細描述，本發明可被更好地理解，且其優點更加顯見。參照附圖進行描述，其中：

圖1顯示出本發明方法的步驟；

圖2顯示出合金中夾雜物的圖像以及通過本發明方法執行的其化學分析結果；和

圖3是顯示出通過本發明方法獲得的顯示出馬氏體化250鋼中夾雜物的地圖。

具體實施方式

以下參照圖1描述本發明的方法，其中顯示出所述方法中一系列步驟。

使用電子顯微鏡、能散微分析系統和各種軟件機構執行分析。

在步驟a)中，采用所研究合金的樣本，所述樣本使用已知技術制備。所述制備包括：使樣本表面磨光以使其能夠通過顯微鏡觀察。所用顯微鏡是掃描電子顯微鏡(SEM)。通過SEM可獲得比光學顯微鏡更高的放大率。而且，觀察SEM背散射電子使得可獲得在合金的夾雜物與基體之間更好的灰度對比度。