系列截面法的取样研究

利用一种低碳钢奥氏体晶粒组织，实验定量研究了取样晶粒数目对系列截面法测量三维晶粒尺寸分布、拓扑分布及其特征参量的影响。并给出了理想取样晶粒数目的参考值，对以后的相关研究具有指导意义。

系列截面法层间距对晶粒体积和表面积测量的影响规律

系列截面分析方法是显微组织3D定量表征及3D重建的重要方法,为兼顾结果的准确性和效率,系列截面法中层间距的选取非常重要。本文选取不同仿真尺度(300×300×300和400×400×400)的Potts模型Monte Carlo仿真晶粒组织为研究对象,研究了系列截面层间距对三维个体晶粒的体积和表面积测量结果的影响规律,结果表明:系列截面的间距值h<0.111珋l和h<0.135珋l(珋l为晶粒平均截线长度)时,分别可保证晶粒的体积和表面积测量的相对误差小于5%和10%。

材料显微组织数字化三维重建过程中分辨率的选择

为合理地、定量化地选择三维重建的分辨率,以规则几何体(球体、八面体)的数字化模型为研究对象,从体积与表面积测量精度角度进行了分析。构建了不同尺寸的球体和八面体的数字化模型,分别利用体素个数计数和移动立方体(marching cube)算法进行体积与表面积的测量。分析表明,对接近球体的物相(如晶粒)而言,为保证其体积测量误差不大于5%,三维重建分辨率应不大于物相直径的1/10。通过测试不同大小规则几何体和不同截面层间距对其体积测量结果精度的影响,得到了系列截面层间距和几何体尺寸对体积测量结果精度的影响规律,可对利用系列截面法进行材料显微组织三维重建时截面层间距的设定提供依据。

不同退火温度下20钢的晶粒组织三维重构

为探究20钢在不同退火温度下的晶粒形貌特征,采用系列截面法对20钢晶粒进行了三维重构和几何表征研究。基于132张范围为880μm×390μm的二维金相截面图,分别重构了1100℃和1000℃退火温度下的298个和446个晶粒。确立了一套详细的图像处理及三维重构流程,构建出了三维可视化晶粒模型,该晶粒模型可在三维空间内以任意角度观察其形貌特征,可以获得单个晶粒的体积及表面积。根据等效球体体积法计算晶粒尺寸,并与截线法测得的晶粒尺寸进行了对比。可知,截线法所测得的晶粒尺寸较三维模型等效体积法获得的晶粒尺寸偏大。退火时间相同时,退火温度越高,试样的最大和平均晶粒尺寸越大。

纯Fe试样中晶粒的三维可视化重建

将经典的三维(3D)晶粒组织系列截面分析方法与EBSD有机结合,以纯Fe为实验材料,基于400幅纯Fe晶粒组织系列截面图像(每个截面图像包括约150个晶粒截面),成功构建了集多重信息于一体的纯Fe材料中一组3D晶粒的数字化可视模型.该类晶粒模型可供在3D空间从任意角度随意观察,可定量反映单个晶粒尺寸、形状及拓扑特征等几何形态信息,并可给出各晶粒及其晶界在3D多晶体空间中的真实取向信息.