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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明涉及一种利用数字图像的晶间应力腐蚀裂纹萌生预测方法，包括1微观散斑制备、2散斑涂覆和试样表面标记、3加载前微观散斑拍摄、4预变形后微观散斑拍摄、5应力腐蚀裂纹萌生试验、6微观DIC计算和开裂晶界附近应变采集、7晶界微观应变失配因子的计算。本发明从力学角度，采用数字相关技术构建微观全局应变，从统计概率的角度将晶界附近应变分布情况与晶界裂纹萌生建立关联，为结构材料晶界应力腐蚀开裂寿命评估提供新的思路和技术；提出综合考虑晶界附近应变和晶界几何关系的晶界微观应变失配因子，能够快速且精准的预测晶界裂纹萌生情况，为工程结构材料安全使用提供保障。

主权项：1.一种利用数字图像的晶间应力腐蚀裂纹萌生预测方法，其特征在于：所述方法的步骤为：S1、微观散斑制备：量取二氧化硅纳米级抛光液，与去离子水按照1:3的比例配置成稀释液制得微观散斑溶液，备用；S2、散斑涂覆和试样表面标记：1对需要进行散斑涂覆的试样进行打磨、抛光及电解抛光处理；2将S1制备的微观散斑溶液滴几滴在研磨盘上，将处理完的试样放置在研磨盘上以50rmin的速度研磨30min；3将研磨完的试样用酒精进行冲洗并吹干，使得试样表面均匀覆盖纳米级二氧化硅散斑颗粒；4使用硬度仪在完成涂覆的试样标距段进行标记；S3、加载前微观散斑拍摄：使用扫描电镜对目标区域进行微观散斑拍摄，拍摄参数：使用标准模式，在T2探头下，加速电压和电流分别是5kV和50pA，工作距离在小于10mm，图片分辨率6144x4376，驻留时间为5us，拍摄区域：500μm×414μm；S4、预变形后微观散斑拍摄：1使用慢应变速率拉伸试验机将S2的试样进行预变形处理，慢应变速率拉伸试验机的位移速率为0.1μms，慢速拉伸至250MPa，之后卸载，残余变形为4％；2对预变形后的试样，再次进行微观散斑拍摄，拍摄参数与变形前一致；S5、应力腐蚀裂纹萌生试验：1使用酒精对预变形后的试样进行擦拭，将试样表面涂覆的散斑去除，并进行应力腐蚀裂纹萌生试验，试验时试样悬挂置在40wt.％的氢氟酸溶液上方进行氢氟酸蒸汽腐蚀；2应力腐蚀裂纹萌生试验，将试样放置在扫描电镜下进行散斑采集相同位置的拍摄，获取裂纹萌生情况，以便于随后微观应变场进行对应；S6、微观DIC计算和开裂晶界附近应变采集：1根据加载前后散斑照片，使用ncorr软件进行微观DIC计算，获得目标区域的全场应变；2根据步骤S5拍摄的SEM照片，在目标区域的全局应变场上标记处晶界裂纹萌生的位置，并采集晶界附近的应变值，并通过下面关系计算不同类型应变差值：Δεxx＝|εxx1-εxx2|Δεxy＝|εxy1-εxy2|Δεyy＝|εyy1-εyy2|其中：Δεxx，Δεxy和Δεyy分别为法向应变，剪切应变和垂直与载荷方向的应变差值；εxx1和εxx2，εxy1和εxy2，εyy1和εyy2分别为晶界所处相邻晶粒1和晶粒2的应变值；3分别选取100个开裂和未开裂晶界，统计计算晶界附近的应变差值情况，并进行统计概率分析；S7、晶界微观应变失配因子F的计算：1考虑到晶界裂纹萌生实际上与相邻晶粒的变形协调以及晶界的几何关系有关，将晶界剥离成晶粒1的边界和晶粒2的边界，分别计算边界上的法向应变值；当晶界与加载方向的夹角α为锐角时0-90°，晶粒1边界上的法向应变值为：εN1＝εxx1sinα-εyy1cosα，晶粒2边界上的法向应变为：εN2＝εxx2sinα-εyy2cosα；当晶界和加载方向之间的夹角α为钝角90°，晶粒1边界上的法向应变值为：εN1＝εxx1sinα-90°+εyy1cosα-90°；晶粒2边界上的法向应变为：εN2＝εxx2cosα-90°-εyy2sinα-90°；2提出晶界微观应变失配因子F＝εN1×εN2，当两个晶粒的边界在各自边界法向应变的作用下被拉伸和压缩时，晶界裂纹就容易萌生，即F0；当某个晶粒边界在边界法向应变作用下被拉伸或压缩，而另外一个晶粒边界被压缩和拉伸，两者互补塑性变形，此时晶界不易萌生裂纹，即F0。

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