實驗三顯微照相技術,實驗四材料顯微組織的體視學定量分析-精

實驗三 顯微照相技術實驗四材料顯微組織的體視學定量析班級：姓名：學號：1一實驗目的1了解顯微照相原理及構造 ，熟悉基本知識2掌握材料顯微組織中給定相的體積分數(shù)， 粒子的平均截線長度，單位體積內晶界面積等參數(shù)的定量試驗測估所用體視學基本原理與實際測量方法。二實驗原理采用普通光學顯微鏡、光學硬件接口、數(shù)碼相機、計算機、應用軟件完成相片成型的一系列操作。1、顯微照相原理與一般照相相同。照相前必須對放大率作校正。2、圖像獲取原理：金相照片一般選擇 500以上像素數(shù)碼相機來拍照。金視輸出圖像相打印機CCD頻光學攝拷計算機顯像貝圖像監(jiān)視器微頭機圖像采集卡鏡3、系統(tǒng)特點：1）多人同時觀察圖像2 ）圖像處理量化3 ）圖像保存信息化和高效率4）金相處理的經(jīng)濟化4、體視學：由對3D結構的截面或投影圖觀測獲得 3D結構定量信息或重建3D結構的一門科學分支;是材料組織定量形態(tài)學的基礎，其中2幾何概率的應用是體視學的靈魂。5、圖像分析技術：從圖像 (多為二維)中提取特定數(shù)據(jù)的技術或方法。金相技術、圖像分析技術和體視學三者的有機結合有著廣泛的應用前景。因此，金相和圖像分析科技工作者應熟悉和掌握體視學和三維圖像圖形技術的基本原理、方法、操作及其正確運用。6、符號：以P、L、A、S、V、N等表示點、線、平面面積、曲面面積、體積和個數(shù)。符號中出現(xiàn)下標時，下標符號表示測量所用的量；而符號本身表示被測量的量。例如：PP：點的百分數(shù)，即落在測量對象上的點數(shù)除以總點數(shù)。LL：線的百分數(shù)，即在單位長度測量用線上測量對象占的長度。VV：體積百分數(shù)，即在單位體積中測量對象所占的體積。7、測量原理：1）人工計點法測量第二相的體積分數(shù) Vv用下式計算：Vv PP相對標準誤差 5%為可接受的最終測量結果，所以變異系數(shù)可用下式估算，其中P為落在測量對象上的點數(shù)。(VV)/VV2 (PP)/PP2 1/P在置信度為 95%的置信水平，石墨的相的體積分數(shù)為：Vv PP C (PP)，其中 C 的值因測量次數(shù)而定。(n 1) 40時C取2，(n 1) 9時C取2.32）人工計點法測量單位體積內相界面積 SV用下式計算：3SV2PL相對標準誤差5%為可接受的最終測量結果，所以變異系數(shù)可用下式估算，其中PL為隨機測試線通過被測量的曲面所得的交點密度。P為測量時測試線與晶界線相交的總點數(shù)(SV)/SV2(PL)/PL22/P在置信度為95%的置信水平，單位體積內石墨表面積SV為：Sv2PL2C(PL)，其中C的值與前面相同。三實驗設備1樣品：磨制拋光但未測蝕的球墨鑄鐵金樣品一塊（ 35號）儀器：目鏡待測試網(wǎng)格的金相顯微鏡2 使用工具：imagetool ，excel四實驗步驟與相關數(shù)據(jù)記錄1）顯微照相技術如下圖：（2)材料顯微組織的體視學定量分析）人工計點法測第二相體積分數(shù)將35號球墨鑄鐵放在顯微鏡下，調好焦距 20*10.40,記錄下球磨微4粒與網(wǎng)格的交點，由1/P5%可推得至少得測400個點，并根據(jù)每次測得的點數(shù)決定實驗次數(shù)。下面表格為記錄的數(shù)據(jù)。落在測試網(wǎng)PP落在測試網(wǎng)PP落在測試網(wǎng)PP落在測試網(wǎng)PP格點上的球格點上的球格點上的球格點上的球墨個數(shù)墨個數(shù)墨個數(shù)墨個數(shù)30.083330.083320.055620.055630.08333.50.097230.083370.194420.05566.50.180630.083320.055620.055620.055620.05562.50.06942.50.069430.083310.027820.055600.000040.111140.11111.50.04175.50.152850.138930.083320.05563.50.09725.50.15280.50.013930.083310.027810.02784.50.125060.166730.083330.08331.50.04173.50.097230.08331.50.041740.111130.08332.50.06942.50.069410.027840.11115.50.152820.055650.138930.083320.055620.055640.111160.166740.111140.11111.50.04174.50.12504.50.125010.027860.166710.02787.50.20833.50.097220.055650.138950.138930.083330.083330.08331.50.041730.083340.11112.50.069430.083320.055630.08333.50.09727.50.208330.08334.50.125020.055630.083320.055630.083320.055630.08333.50.097250.138910.02784.50.12503.50.097250.13894.50.125040.111130.08334.50.125050.138920.05560.50.013930.083330.083360.16672.50.06945.50.152840.11113.50.097210.02781.50.041770.19442.50.069430.08334.50.12502.50.069410.027820.055630.083330.083360.166760.166720.055630.083330.083330.083320.055670.194440.111120.055620.05563.50.097240.111160.166760.166750.13893.50.09724.50.125040.11111.50.041710.02786.50.180620.055652）用imagetool 處理圖片并分析測量體積分數(shù) Vv=Aa具體步驟如下：打開 imagetool 軟件，openimage（打開一張圖片）——processing（color-to-grayscale ）——manual (調節(jié)數(shù)值使圖片清晰)——analysis（countblack/white ）。十張圖皆如此分析。數(shù)據(jù)如下表格BlackWhiteBlack%White%CountCountMean380869.2764858.312.1187.897Std.18963.018963.050.60.6Dev.5351334279439411.1788.83348322279740611.0788.93376082276964611.9688.04378758276697012.0487.96377076276865211.9988.01393206275252212.587.5390714275501412.4287.58390275275545312.4187.59407670273805812.9687.04395260275046812.5687.443）用imagetool 軟件處理圖像并分析測量離散分布第二相的平均截線長度1具體步驟如下：首先將標度尺附到十張圖片上（選擇了 50um的標度尺），然后打開軟件——openimage（打開一張圖片）——processing（color-to-grayscale ）——settings( 第二項）——manual (調節(jié)數(shù)值使圖片清晰 )——量出標度尺長度——選擇650um——選擇 ——量出各個圖片上球磨微粒的直徑。數(shù)據(jù)如下表2利用軟件，用 量出圖片的長和寬：查出每張圖有多少點，算出平均值：85+55+71+67+63+62+65+60+69+66）/10=66.3個五材料顯微組織的體視學定量分析數(shù)據(jù)處理1）人工計點法測第二相體積分數(shù) Pp=Vv在95%的置信水平下，石墨相的體積分數(shù)為VV=PP±C(PP)(n-1)≥40時，系數(shù)C近似取2；當(n-1)為9左右，C值取2.3；由上面的數(shù)據(jù)得Ｖｖ=0.0906+0.00192）用imagetool 處理圖片并分析測量體積分數(shù) Vv=Aa由上面數(shù)據(jù)的Ｖｖ＝0.1211+0.00603）用imagetool 軟件處理圖像并分析測量離散分布第二相的平均截線長度由上面數(shù)據(jù)以知 R=44.2607um,所以平均一個球磨粒子的面積S=3.1415×44.2607×44.2607=6154.2285um2一張圖片上大約有 66.3個粒子。所以一張圖片的球磨粒子面積Ｓ＝ 6154.2285×66.3=408025.3527圖片面積1278.48×954.01=1219682.70487Aa=408025.3527/1219682.7048=0.3344由excel算得標準差0.07245Ｖｖ=0.3344+0.072451—10210—20220—304830—4011440—5015050—6012460—701470—80380—90290—10018六 誤差分析1）人工計點法測第二相體積分數(shù) Pp=Vv１球磨鑄鐵表面的污跡會影響實驗結果２有的球磨粒子會在網(wǎng)格附近，調焦的原因，有時清楚會算作一個，有時會算作半個，但有時也會不算，這樣給結果也帶來了不穩(wěn)定性，影響實驗結果。３用這種方法算得的Ｖｖ是三個結果中最小的， 可能原因是數(shù)焦點時移動的范圍不夠廣，有一部分在粒子比較散的部分。２）用imagetool 處理圖片并分析測量體積分數(shù) Vv=Aa１由灰度圖轉為黑白圖時，調的數(shù)值會較大的影響結果， 調的大時黑色的部分就會大一些。9２其中有一張圖，照得是鑄鐵的邊緣部分，為了盡量的減小邊緣帶來的誤差，我將調黑時的數(shù)值變小，但由此也引來了新的誤差。３鑄鐵上的污跡仍然引入了誤差。3）用imagetool軟件處理圖像并分析測量離散分布第二相的平均截線長度１用這種方法算得的Vv結果是最大的，主要原因是測鑄鐵粒子直徑時多是連得比較大的點，這樣導致了鑄鐵粒子的平均直徑變大，但在數(shù)點時又把比較小的點算上，這樣直接導致了鑄鐵粒子整體的面積變大，使Vv的結果變大。2因為球磨粒子并不是規(guī)則的圓