CN109254022A - 一种测量晶粒尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量晶粒尺寸的方法,包括切割待测硅钢样品,将待测硅钢样品待测面进行机械研磨和抛光,去除因制样导致的应力变形区;用千分尺测量待测硅钢样品的实际厚度;将待测硅钢样品固定在70°预倾斜样品台的xy平面上,并保证待测硅钢样品与所述样品台的导电性;将待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°;调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量待测硅钢样品第一厚度;微调倾转补偿角,测量待测硅钢样品第二厚度,使第二厚度与实际厚度数值之差小于20μm;对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据;对测量数据进行降噪处理后、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。

Description

一种测量晶粒尺寸的方法
技术领域
本发明涉及金相测试技术领域,尤其涉及一种测量晶粒尺寸的方法。
背景技术
传统的晶粒尺寸测量技术依赖于显微组织图像中晶界的观察,利用常规化学侵蚀方法显示组织状态,此过程中,组织的观测受到侵蚀过程和人工识别晶界测量的影响,误差较大。EBSD(Electron Backscattered Diffraction电子背散射衍射)技术可以快速而准确的测量材料的晶体学取向,近年随着该技术的普及和推广,越来越多的研究者采用该技术获得材料的结构、取向、晶粒尺寸等晶体学信息。由于晶粒主要被定义为均匀结晶学取向的单元,所以EBSD技术理论上能够成为晶粒尺寸精确测量的方法,但是在实际具体操作则较为复杂,如果没有严格和规范的方法,结果将会产生较大的误差。
本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中,发现上述技术至少存在如下技术问题:
样品台放样偏差、扫描步幅设置、后期处理等均会导致测量的晶粒尺寸偏差,对科研工作及生产工艺的调整将会产生一定程度的误导。尤其对取向硅钢来说,其工艺窗口极窄,脱碳退火板一次晶粒的精准表征对前后工序的精准匹配调整意义重大,直接决定了最终磁性能的优劣。
发明内容
本申请实施例通过提供一种测量晶粒尺寸的方法,解决了现有技术中由于采用不严格和不规范的方法,导致晶粒尺寸测量中产生较大误差的问题,通过提供一种采用EBSD技术测量晶粒尺寸的规范操作方法,能够更方便精准地检测硅钢晶粒的尺寸,最大限度减小误差。
本申请实施例提供了一种测量晶粒尺寸的方法,所述方法包括:
切割待测硅钢样品,将所述待测硅钢样品待测面进行机械研磨和抛光,去除因制样导致的应力变形区;
用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度;
将所述待测硅钢样品固定在EBSD预倾斜样品台的xy平面上,并保证所述待测硅钢样品与所述样品台的导电性;
将所述待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°;
调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量所述待测硅钢样品第一厚度;
微调所述倾转补偿角,测量所述待测硅钢样品第二厚度,使所述第二厚度与所述实际厚度数值之差小于20μm;
对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据;
对所述测量数据进行降噪处理后、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。
进一步的,所述测量所述待测硅钢样品第二厚度中,倾转补偿角的微调范围为65°-75°;
进一步的,所述对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据,包括:对样品待测面进行检测时,检测步幅设置不超过平均晶粒尺寸的1/5,保证统计总晶粒数量大于500个,解析率大于等于90%;
进一步的,所述用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度,包括:在所述待测硅钢样品待测面的测试边缘附近0-5mm范围内进行测试,获得测量数据,其中,测试次数大于等于3次;根据所述测量数据,求取平均值得到所述实际厚度;
进一步的,所述对所述EBSD测量数据进行降噪处理的降噪等级<6;
进一步的,所述将所述待测硅钢样品固定在EBSD预倾斜样品台的xy平面上,并保证所述待测硅钢样品与所述样品台的导电性,包括:通过导电胶将所述待测硅钢样品固定在样品台的xy平面上,使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面;
进一步的,所述待测硅钢样品的同板差为0μm-30μm。
进一步的,所述使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面,包括:所述待测硅钢样品绕x轴转角范围为0°-5°;所述待测硅钢样品绕y轴转角范围为0°-5°;所述待测硅钢样品绕z轴转角范围为0°-2°。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明通过将待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°,使得扫描电镜下测量的样品厚度与千分尺测量的样品实际厚度相一致,从而消除样品固定操作引起的角度偏差。调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量待测硅钢样品第一厚度,在65°-75°内微调倾转补偿角,测量待测硅钢样品第二厚度,使第二厚度与实际厚度数值之差小于20μm。并将检测步幅设置为不超过平均晶粒尺寸的1/5,统计总晶粒数量大于500个,保证了标定菊池花样解析率大于等于90%;最后通过EBSD对测量数据进行降噪处理、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果,提高了检测结果的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例一中EBSD预倾斜样品台侧视图;
图2为本申请实施例一中样品粘贴方式的示意图;
图3为本申请实施例一中测量晶粒尺寸的方法示意图;
图4为本申请实施例二中本发明方法与金相截线法的测量数据对比图;
图5为本申请实施例三中本发明方法调节补偿值和未调节补偿值的测量数据对比图。
附图标记:1、EBSD预倾斜样品台;2、待测硅钢样品待测面。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种测量晶粒尺寸的方法,能够更方便精准地检测硅钢晶粒的尺寸,最大限度减小误差。通过将待测硅钢样品固定在EBSD预倾斜样品台的xy平面上,并保证待测硅钢样品与样品台的导电性,设置电镜的倾转补偿角度为70°,使得扫描电镜下测量的样品厚度与千分尺测量的样品实际厚度相一致,从而消除样品固定操作引起的角度偏差;然后调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量待测硅钢样品第一厚度,在65°-75°内微调倾转补偿角,测量待测硅钢样品第二厚度,使第二厚度与实际厚度数值之差小于20μm;并将检测步幅设置为不超过平均晶粒尺寸的1/5,统计总晶粒数量大于500个,保证了标定菊池花样解析率大于等于90%;最后通过EBSD对测量数据进行降噪处理、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。解决了现有技术中由于采用不严格和不规范的方法,导致晶粒尺寸测量中出现较大误差的问题。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
如图3所示,本申请实施例提供了一种测量晶粒尺寸的方法,包括:
步骤110:切割待测硅钢样品,将所述待测硅钢样品待测面2进行机械研磨和抛光,去除因制样导致的应力变形区。
具体地说,将待测硅钢样品脱碳退火板用线切割加工为20mm(轧向)*15mm(横向),将待测硅钢样品待测面2机械精磨、机械抛光,机械抛光后用电解抛光方法去除因制样导致的应力变形区。
进一步的,所述待测硅钢样品的同板差为0μm-30μm。
步骤120:用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度。
进一步的,所述用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度,包括:在所述待测硅钢样品待测面的测试边缘附近0-5mm范围内进行测试,获得测量数据,其中,测试次数大于等于3次;根据所述测量数据,求取平均值得到所述实际厚度。
具体地说,在所述待测硅钢样品待测面2的测试边缘附近0-5mm范围内进行测试,获得测量数据,其中,测试点为5个;根据所述测量数据,求取平均值得到所述实际厚度h0
步骤130:将所述待测硅钢样品固定在EBSD预倾斜样品台1的xy平面上,并保证所述待测硅钢样品与所述EBSD预倾斜样品台1的导电性。
进一步的,所述将所述待测硅钢样品固定在样品台的xy平面上,如图1所示,并保证所述待测硅钢样品与所述样品台的导电性,包括:通过导电胶将所述待测硅钢样品固定在样品台的xy平面上,如图2所示,使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面。
进一步的,所述使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面,包括:所述待测硅钢样品绕x轴转角范围为0°-5°;所述待测硅钢样品绕y轴转角范围为0°-5°;所述待测硅钢样品绕z轴转角范围为0°-2°。
具体地说,用导电胶固定待测硅钢样品时应通过肉眼观测,使待测硅钢样品上、下表面尽可能平行于EBSD预倾斜样品台1的xy平面,待测硅钢样品的待测面2平行于EBSD预倾斜样品台1的x方向(即绕x轴转角小于5°、绕y轴转角小于5°、绕z轴转角小于2°)。
步骤140:将所述待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°。
具体地说,在步骤130中将待测硅钢样品固定在EBSD预倾斜样品台1的xy平面上后,将待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,此时EBSD样品台的预倾斜角度为70°,如图1所示。因此将电镜软件中电子束的倾转角度值补偿设置为70°。
步骤150:调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量所述待测硅钢样品的第一厚度。
具体地说,首先调节电镜参数,包括选择合适的电压范围(15-20KV),选择恰当的倍数,如200X,然后调节样品台,使焦距在15-20mm范围内图像能够清晰。最后在电镜扫描模式下用电镜操作软件中的长度测量功能(线段和厚度)测量所述待测硅钢样品待测面2的第一厚度h1,如果采用线段测量功能,至少测试三个位置以上。
步骤160:微调所述倾转补偿角,在电镜扫描模式下测量所述待测硅钢样品第二厚度,使所述第二厚度与所述实际厚度数值之差小于20μm。
具体地说,微调电镜补偿角后,利用步骤150中所述的测量方法再次测量待测硅钢样品的第二厚度h2,使第二厚度h2与实际厚度h0的数值之差小于20μm。此误差范围为可接受范围,在此误差范围内h2与h0数值之差越小,结果越准确。
进一步的,在所述测量所述待测硅钢样品第二厚度中,倾转补偿角的微调范围为65°-75°。
步骤170:对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据。
进一步的,所述对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据,包括:对样品待测面进行检测时,检测步幅设置不超过平均晶粒尺寸的1/5,保证统计总晶粒数量大于500个,解析率大于等于90%。
具体地说,首先插入EBSD探测器,调节EBSD参数(包括优化菊池带如扣背底、校正工作距离等),使得菊池带花样清晰,并选择分析范围,使得EBSD扫描矩形区域的上下边与待测硅钢样品厚度上下表面重合,误差不超过3μm,本实施例中测试步幅为3μm,测试晶粒数量为1000个,获得EBSD测量数据。本实施例中标定菊池花样解析率(或成功率)均在90%以上。
步骤180:对所述EBSD测量数据进行降噪处理后、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。
具体地说,用EBSD配套软件处理EBSD测量数据:降噪处理、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。
进一步的,所述对所述EBSD测量数据进行降噪处理的降噪等级<6,计算晶粒尺寸时选择10°取向差,筛选数据时,将晶粒尺寸大小与测试步幅相同的晶粒视作噪声排除。最后输出晶粒尺寸平均值。
实施例二
本实施例选取5组样品,每组样品选取5个视野,分别按照实施例一所述的步骤进行分析,得到25组数据。
将同组样品采用GB/T 9394-2002规定的金相截线法(金相显微镜)统计晶粒尺寸,也得到25组数据。
测量结果对比如图4所示。
实施例三
本实施例选取10组样品,每组样品选择1个视场,分别按照实施例一所述的步骤进行测量,得到调节补偿值的10组测量数据。
对同组样品除“将所述待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°”外,其余步骤也按照实施例一所述的步骤进行测量,得到未调节补偿值的10组测量数据。
测量结果对比如图5所示。
上述本申请实施例中的技术方案,至少具有如下的技术效果或优点:
本发明通过将待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°,使得扫描电镜下测量的样品厚度与千分尺测量的样品实际厚度相一致,从而消除样品固定操作引起的角度偏差。调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量待测硅钢样品第一厚度,在65°-75°内微调倾转补偿角,测量待测硅钢样品第二厚度,使第二厚度与实际厚度数值之差小于20μm。并将检测步幅设置为不超过平均晶粒尺寸的1/5,统计总晶粒数量大于500个,保证了标定菊池花样解析率大于等于90%;最后通过EBSD对测量数据进行降噪处理、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果,提高了检测结果的准确性。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种测量晶粒尺寸的方法,其特征在于,所述方法包括:
切割待测硅钢样品,将所述待测硅钢样品待测面进行机械研磨和抛光,去除因制样导致的应力变形区;
用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度;
将所述待测硅钢样品固定在70°预倾斜样品台的xy平面上,并保证所述待测硅钢样品与所述样品台的导电性;
将所述待测硅钢样品放入扫描电镜样品室中,设置电镜的倾转补偿角为70°;
调节电镜参数,在电镜扫描模式下测量所述待测硅钢样品第一厚度;
微调所述倾转补偿角,测量所述待测硅钢样品第二厚度,使所述第二厚度与所述实际厚度数值之差小于20μm;
对样品待测面进行EBSD检测,获得EBSD测量数据;
对所述EBSD测量数据进行降噪处理后、计算晶粒尺寸、筛选数据、输出结果。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述测量所述待测硅钢样品第二厚度中,倾转补偿角的微调范围为65°-75°。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对样品待测面进行检测,获得测量数据,包括:
对样品待测面进行检测时,检测步幅设置不超过平均晶粒尺寸的1/5,保证统计总晶粒数量大于500个,解析率大于等于90%。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用千分尺测量所述待测硅钢样品的实际厚度,包括:
在所述待测硅钢样品待测面的测试边缘附近0-5mm范围内进行测试,获得测量数据,其中,测试次数大于等于3次;
根据所述测量数据,求取平均值得到所述实际厚度。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述EBSD测量数据进行降噪处理的降噪等级<6。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述待测硅钢样品固定在样品台的xy平面上,并保证所述待测硅钢样品与所述样品台的导电性,包括:
通过导电胶将所述待测硅钢样品固定在样品台的xy平面上,使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述使所述待测硅钢样品上、下表面平行于所述样品台xy平面,包括:
所述待测硅钢样品绕x轴转角范围为0°-5°;
所述待测硅钢样品绕y轴转角范围为0°-5°;
所述待测硅钢样品绕z轴转角范围为0°-2°。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测硅钢样品的同板差为0μm-30μm。
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