材科基实验显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析Word格式文档下载.docx
《材科基实验显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材科基实验显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
由对3D结构的截面或投影图观测获得3D结构定量信息或重建3D结构的一门科学分支;
是材料组织定量形态学的基础，其中几何概率的应用是体视学的灵魂。
5、图像分析技术：
从图像（多为二维）中提取特定数据的技术或方法。
金相技术、图像分析技术和体视学三者的有机结合有着广泛的应用前景。
因此，金相和图像分析科技工作者应熟悉和掌握体视学和三维图像图形技术的基本原理、方法、操作及其正确运用。
6、符号：
以P、L、A、S、V、N等表示点、线、平面面积、曲面面积、体积和个数。
符号中出现下标时，下标符号表示测量所用的量；
而符号本身表示被测量的量。
例如：
PP：
点的百分数，即落在测量对象上的点数除以总点数。
LL：
线的百分数，即在单位长度测量用线上测量对象占的长度。
VV：
体积百分数，即在单位体积中测量对象所占的体积。
7、测量原理：
1）人工计点法测量第二相的体积分数
用右式计算：
相对标准误差
为可接受的最终测量结果，所以变异系数可用下式估算，其中
为落在测量对象上的点数。
在置信度为95%的置信水平，石墨的相的体积分数为：
，其中C的值因测量次数而定。
2）人工计点法测量单位体积内相界面积
，用右式计算：
相对标准误差
为随机测试线通过被测量的曲面所得的交点密度。
P为测量时测试线与晶界线相交的总点数
在置信度为95%的置信水平，单位体积内石墨表面积
为：
，其中C的值与前面相同。
3）平均截线长度
由于
同时涉及
、
两个参量，所以其相对标准误差必大于
或
单个测量量的相对标准误差（本实验可不计算该误差）
4）根据测定的球墨体积分数估算出球铁平均成分。
（不考虑计算带来的误差）。
；
三实验设备
1、样品：
磨制抛光但未测蚀的球墨铸铁金样品一块（35号）
仪器：
目镜待测试网格的金相显微镜
2、使用工具：
imagetool，EXCEL
四实验步骤与相关数据记录
1、显微照相技术
2、材料显微组织的体视学定量分析
1）人工计点法测第二相体积分数
将35号球墨铸铁放在显微镜下，调好焦距20*10.40,记录下球磨微粒与网格的交点，由
可推得至少得测400个点，并根据每次测得的点数决定实验次数。
下面表格为记录的数据。
落在测试网格点上的球墨个数
3
0.0833
2
0.0556
3.5
0.0972
7
0.1944
6.5
0.1806
2.5
0.0694
1
0.0278
0.0000
4
0.1111
1.5
0.0417
5.5
0.1528
5
0.1389
0.5
0.0139
4.5
0.1250
6
0.1667
7.5
0.2083
将该球墨铸铁放在显微镜下，保持焦距20*10.40,用标尺量的网格外边框长度：
，由
可推得至少得测800个点，并根据每次测得的点数决定实验次数。
实验数据记录结果如下：
被测试线穿过的石墨相界交点数
10
0.0050
0.0020
8
0.0040
0.0010
0.0030
14
0.0070
0.0038
11.5
0.0058
18.5
0.0093
12
0.0060
18
0.0090
10.5
0.0053
0.0033
0.0023
14.5
0.0073
12.5
0.0063
11
0.0055
8.5
0.0043
16
0.0080
9
0.0045
3）用imagetool处理图片并分析测量体积分数
具体步骤如下：
打开imagetool软件，openimage—processing（color-to-grayscale）—manual—analysis（countblack/white）
BlackCount
WhiteCount
Black%
White%
Mean
90692.7
695739.3
11.53
88.47
Std.Dev.
7889.67
1.00
90086
696346
11.46
88.54
93765
692667
11.92
88.08
84345
702087
10.73
89.27
90247
696185
11.48
88.52
99434
686998
12.64
87.36
83172
703260
10.58
89.42
97213
689219
12.36
87.64
99937
686495
12.71
87.29
93553
692879
11.90
88.10
75175
711257
9.56
90.44
五实验数据处理
1、人工计点法测第二相体积分数
由实验原理可知：
石墨相的体积分数为
，
实验步骤2-1）中已具体说明测量次数的确定。
，使用EXCEL可以算出
平均值为：
0.0917；
单个测量值的标准差为0.0447，共测量143次，
即在置信度为95%下
由实验原理得：
单位体积内石墨表面积
，实验步骤2）中已具体说明测量次数的确定。
0.0043；
单个测量值的标准差为0.0017，共测量156次
3）平均截线长度
由实验原理7-3）并结合之前算出的
平均值可大体算出
5）imagetool分析测量体积分数
由记录的实验数据有
六 误差分析
1、人工计点法：
1试样的选取与制备的优劣，导致球墨铸铁表面的会有其他杂质影响计量结果。
2显微镜分辨率的高低。
同一视线范围总是无法使全部点同时清晰，使得计量的点数不准确。
3有的球墨粒子会在网格附近，调焦的原因，有时清楚会算作一个，有时会算作半个，但有时也会不算，这样给结果也带来了不稳定性，影响实验结果。
4用这种方法算得的
较小，可能原因是数焦点时移动的范围不够广，有一部分在粒子比较散的部分。
2、imagetool处理图片并分析测量体积分数
1显微照相的调焦总不能使整个视觉区域都清晰，导致拍照不清楚，影响计算机分析数据
2灰度图转为黑白图时，Range的确定具有随机性，导致结果有较大出入。
3imagetool所用的样本只有10张较人工计数的较大样本来看，不确定性较大。
4imagetool软件精度问题
七实验结论
1、imagetool处理图片并分析测量体积分数：
在95%置信水平下，石墨相的体积分数为：
2、由人工计点法测量：
在95%置信水平下，石墨相的单位体积内界面面积为：
第二相平均截线长度：
L3的测量平均值为：
3、根据测定的球墨体积分数估算出球铁平均成分。
八、感想
据老师说本次试验是材科基实验的基础，一定得好好听，于是整个做实验过程我也加倍认真。
实验内容只要是显微照相技术和通过不同的方法计算石墨体积分数
。
算是理解了老师的含义了：
殊途同归。
主要方法是第一种为人工计点法，误差来源于球墨本身与人工计数偏差；
第二种通过imagetool的应用来计算，看似简单实则误差较大，除了球墨本身、显微照相焦距问题、软件的精准度问题等。
总的来说人工计点法还是很有必要的，既能锻炼我们的耐力，又能提高实验准确度。
附录一：
十张原始图
附录二：
灰度图与黑白图
升级会员 