枝晶狀微結(jié)構(gòu)中枝晶臂間距的自動量化方法本申請要求于2012年4月12日提交的美國臨時申請61/623,145的優(yōu)先權(quán)。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及金屬鑄件的微結(jié)構(gòu)細(xì)度的量化，且更具體地涉及金屬鑄件的枝晶狀微結(jié)構(gòu)中的枝晶臂間距（DAS）的自動量化，從而避免必須手動地進(jìn)行這種測量。

背景技術(shù)：
所有鑄造鋁基部件（例如，發(fā)動機(jī)本體、氣缸蓋、變速器部件等）的得到微結(jié)構(gòu)在性質(zhì)上通常由合金成分且更具體地由固化條件確定。在亞共晶合金（即，含有比共晶與其它合金成分相對應(yīng)的鋁更多的鋁的合金，以便在固化時減少二次枝晶臂間距，其示例包括A356和319，均為Al-7%Si-Mg變體）中，材料往往枝晶狀地固化。例示枝晶狀固化的其它這種鋁合金示例包括354、355、360、380、383等。該合金族的典型微結(jié)構(gòu)包括一次枝晶相和第二顆粒相（如，硅顆粒和富含鐵的金屬間化合物）。鑄造結(jié)構(gòu)中的這些相的相對數(shù)量、大小和形態(tài)主要取決于鑄造條件以及合金成分。枝晶單元大小（DCS）和DAS（有時稱為二次枝晶臂間距（SDAS））已經(jīng)長時間用來量化鑄件的細(xì)度，繼而可以用于獲得材料和相對屬性的更好理解，其中，作為通用規(guī)則，具有較小DAS的鑄造部件往往具有更好的延展性和相關(guān)機(jī)械屬性。與鋁合金鑄件（總體上）以及DAS屬性（具體地）有關(guān)的討論可見于由本發(fā)明受讓者擁有的許多其它專利申請中，包括于2009年1月20日提交的美國專利申請12/356,226、于2009年3月12日提交的美國專利申請12/402,538、于2009年5月12日提交的美國專利申請12/454,087以及于2011年3月8日提交的美國專利申請12/932,858，其全部通過參考在此引入。已經(jīng)做了許多工作來描述枝晶精細(xì)化及其與固化條件的關(guān)系，在1950年Alexander和Rhines開始，其首先建立成分和固化速率對某些枝晶特征的影響的定量基礎(chǔ)。下表1概述了已知文獻(xiàn)來描述枝晶結(jié)構(gòu)的細(xì)度的定量項。在這些中，Spear和Gardner（1963）使用枝晶單元大小定量地描述了枝晶結(jié)構(gòu)的尺度，其通過隨機(jī)線性攔截獲得且在其圖3(a)中稱為DCSli。在Spear和Gardner之后，Jaquet和Hotz（1992）在其研究中也使用DCSli來量化枝晶體。Levy等（1969）、Oswalt和Misra（1980）、Radhakrishna等（1980）和Flemings等（1991）均討論DAS來量化枝晶結(jié)構(gòu)。在這些方法中，DAS通過線性攔截方法獲得，其中，選擇線來與一系列限定好的二次枝晶臂相交。McLellan（1982）使用枝晶單元數(shù)量（CPUA）來量化微結(jié)構(gòu)且聲稱其比DAS更準(zhǔn)確地描述了變形過程。然而，Levy等（1969）已經(jīng)批判地分析了DAS和CPUA兩者的測量以表征鑄造結(jié)構(gòu)，且指出，DAS測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于CPUA測量，而且CPUA計算的平均單元大小大于平均DAS。CPUA的測量涉及枝晶體的一次、二次和三次臂，而DAS測量通常僅僅涉及二次臂間距。與DAS手動測量有關(guān)的方法由本發(fā)明受讓者經(jīng)常使用，從而進(jìn)行鋁鑄件的DAS測量。這種過程通常首先包括制備金相樣品，其根據(jù)已知標(biāo)準(zhǔn)（例如，用于金相樣品制備的美國測試協(xié)會和材料標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，AmericanSocietyofTestingandMaterialsStandardGuideforPreparationofMetallographicSpecimens（也稱為ASTME3））制備，其一部分在下表2中復(fù)制。要分析樣品的表面預(yù)期具有足夠的質(zhì)量以反映顆粒的最真實可能大小和形狀。在一種形式中，拋光平面將包括共晶相，與周圍的基體相比看起來更暗。因而，在一種形式中，金相樣品被最終拋光以獲得平坦的幾乎鏡像表面光潔度?；瘜W(xué)蝕刻可以用于增強(qiáng)枝晶結(jié)構(gòu)的對比度，其中，在一種形式中，蝕刻可以根據(jù)ASTME407。優(yōu)選地，樣品被清潔和干燥，同時拋光缺陷（例如，曳尾、點蝕、擦痕、拉出物（pullout）和應(yīng)變）應(yīng)當(dāng)保持最小。類似地，測試條件和偏差應(yīng)當(dāng)事先一致。在優(yōu)選形式中，每個樣品將在許多視場檢查，其中每個經(jīng)受高（例如，100×）放大，取決于材料微粒的細(xì)度。在此之后，應(yīng)當(dāng)獲取要測量的視場的圖像。在一種形式中，線性攔截方法可以用于測量DAS，其中，選擇三個或更多枝晶體，每個視場可見枝晶軀干帶有至少三個枝晶臂。由此，從第一枝晶臂的外邊緣到最后枝晶臂的內(nèi)邊緣畫一條線；該示例在圖6中示出?？梢杂涗浢總€枝晶體的距離d，同時還可以記錄每個測量值計數(shù)的枝晶臂的編號n1、n2、n3等。這些動作對每個視場重復(fù)。當(dāng)前，在圖像分析器中可以自動地確定共晶體的體積百分比和DCS。局部冷卻速率不僅影響微結(jié)構(gòu)細(xì)度，而且影響孔隙形成。因而，DAS往往更經(jīng)常用來量化微結(jié)構(gòu)細(xì)度。DAS測量的問題在于其必須通過在圖像分析器中識別限定好的枝晶臂而手動測量。不幸的是，這是非常耗時的且很大程度上取決于進(jìn)行測量的用戶或個人的技能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
不能自動地考慮鑄造部件的DAS和相關(guān)材料屬性變化通過本文公開的本發(fā)明各個方面解決，其中，金屬鑄件的枝晶微結(jié)構(gòu)中DAS的穩(wěn)固、準(zhǔn)確和自動測量可以用于產(chǎn)品質(zhì)量控制以及用于產(chǎn)品性能和耐用性分析。根據(jù)一個實施例，公開了一種自動地預(yù)測鑄造部件內(nèi)的DAS和相關(guān)材料屬性的分布的方法。所述方法包括獲取感興趣鑄件位置的微量樣品。在該上下文中，微量樣品是在微結(jié)構(gòu)分析的標(biāo)準(zhǔn)過程中制備的金相樣品。一種這樣的標(biāo)準(zhǔn)過程包括上述ASTME3。樣品然后被自動分析。在一種形式中，可以使用使用DCS線性攔截（DCSli）方法或平均面積等效圓直徑方法（DCSed）的DCS圖像分析器。由此，測量DCS值根據(jù)兩種方法中的一種轉(zhuǎn)換為DAS。與DCS值相對應(yīng)的量化DAS值優(yōu)選去核（pit）為用戶便利格式，例如適合于人讀取的打印輸出或者可以隨后由計算機(jī)輸出裝置、計算機(jī)可讀算法或其它合適手段操作的計算機(jī)可讀格式。如當(dāng)前配置的，自動化可以通過可以在數(shù)字計算機(jī)上執(zhí)行、運行或以其他方式進(jìn)行的程序或相關(guān)算法進(jìn)行，以便產(chǎn)生DAS的得到數(shù)據(jù)表示。在優(yōu)選形式中，數(shù)字計算機(jī)優(yōu)選包括輸入、輸出、處理單元（通常稱為中央處理單元（CPU））和存儲器中的一個或多個，存儲器可以在計算機(jī)存儲器中臨時或者永久性存儲這種代碼、程序或算法從而代碼中包含的指令可以由處理單元基于輸入數(shù)據(jù)操作，使得由代碼和處理單元產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)可以經(jīng)由輸出提供給另一個程序或用戶。在一種形式中，存儲器的數(shù)據(jù)容納部分（也稱為工作存儲器）稱為隨機(jī)存取存儲器（RAM），而存儲器的指令容納部分（也稱為永久存儲器）稱為只讀存儲器（ROM）。數(shù)據(jù)總線或相關(guān)線路組和有關(guān)電路形成可以將輸入、輸出、CPU和存儲器以及任何外圍設(shè)備互連的合適數(shù)據(jù)通信路徑，從而允許系統(tǒng)操作為集成整體。這種計算機(jī)系統(tǒng)稱為具有vonNeumann架構(gòu)（也稱為通用或存儲程序計算機(jī)）。類似地，采用vonNeumann架構(gòu)的顯著特征以便執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取、操控或相關(guān)計算功能中的至少一些的特定調(diào)節(jié)計算機(jī)或計算機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)處理裝置被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)另一個實施例，公開了一種自動地預(yù)測鑄造部件內(nèi)的DAS和相關(guān)材料屬性的分布的方法。所述方法包括：選擇要分析的鑄造材料；使用圖像分析器來自動地確定與所選擇材料相對應(yīng)的DCS信息；以及然后通過以下中的至少一種將DCS信息轉(zhuǎn)換為DAS信息：（a）經(jīng)驗關(guān)系和（b）DCS和DAS信息之間的理論關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開一種制造物品。所述物品包括實施有計算機(jī)可讀程序代碼的計算機(jī)可使用介質(zhì)，用于量化鑄造材料的DAS屬性，使得其可以用于上述通用計算機(jī)或特定調(diào)節(jié)計算機(jī)。具體地，這種計算機(jī)可讀程序代碼包括：用于使得計算機(jī)接收或讀取與鑄造材料樣品獲取的數(shù)字信息相對應(yīng)的數(shù)據(jù)的一部分，以及用于使得計算機(jī)處理信息為DCS信息的一部分，除了基于這兩種形式信息之間的理論關(guān)系或經(jīng)驗關(guān)系將DCS轉(zhuǎn)換為DAS的一部分之外。此外，實施在計算機(jī)可使用介質(zhì)上的程序包括用于輸出DAS信息的一部分。這種輸出可以是機(jī)器可讀或人可讀形式。由此，計算機(jī)可使用介質(zhì)上的DAS的確定以自動方式進(jìn)行，從而不需要如上所述手動地獲取這種信息。在更具體形式中，使用圖像分析器（或相關(guān)設(shè)備）來自動地確定與所選擇鑄造材料相對應(yīng)的枝晶單元大小信息可以通過使用上述DCSli或DCSed來進(jìn)行。另外，分析位置可以使用標(biāo)準(zhǔn)金相技術(shù)（例如，與上述ASTME3相對應(yīng)）來確定。在具體形式中，被讀取或以其他方式接收的數(shù)字信息是數(shù)字圖像的形式，例如可通過圖像分析器、與圖像分析器協(xié)作的設(shè)備或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它方法掃描的圖像。在另一個具體形式中，鑄造材料總體上可以是鋁合金，具體地是亞共晶鋁合金。方案1.一種自動地量化鑄造材料的枝晶微結(jié)構(gòu)中的枝晶臂間距的方法，所述方法包括：從所述鑄造材料選擇感興趣位置；自動地分析所述感興趣位置以量化其中的枝晶單元大?。灰约巴ㄟ^所述枝晶單元大小和所述枝晶臂間距之間的經(jīng)驗關(guān)系和理論關(guān)系中的至少一個將所述量化枝晶單元大小轉(zhuǎn)換為量化枝晶臂間距。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述枝晶單元大小和所述枝晶臂間距之間的所述經(jīng)驗關(guān)系表示如下：DAS=a*DCS+b其中，a和b是所述鑄造材料特定的材料常數(shù)。方案3.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述枝晶單元大小和所述枝晶臂間距之間的所述理論關(guān)系表示如下：DAS=(1-Veu)*DCS其中，Veu限定所述感興趣位置特定的微結(jié)構(gòu)中的共晶相的實際體積比例。方案4.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述感興趣位置使用標(biāo)準(zhǔn)金相技術(shù)確定。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)金相技術(shù)根據(jù)用于金相樣品制備的美國測試協(xié)會和材料標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)執(zhí)行。方案6.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述量化枝晶單元大小使用枝晶單元大小線性攔截方法確定。方案7.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述量化枝晶單元大小使用平均面積等效圓直徑方法確定。方案8.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述自動地分析所述感興趣位置使用圖像分析器執(zhí)行。方案9.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述鑄造材料包括亞共晶鋁合金。方案10.根據(jù)方案1所述的方法，還包括：以用戶便利格式輸出所述量化枝晶臂間距。方案11.一種自動地量化枝晶微結(jié)構(gòu)中的枝晶臂間距的方法，所述方法包括：選擇要分析的鑄造材料；使用圖像分析器來自動地確定與所述選擇材料相對應(yīng)的枝晶單元大小信息；以及通過所述枝晶單元大小信息和枝晶臂間距信息之間的經(jīng)驗關(guān)系和所述枝晶單元大小信息和所述枝晶臂間距信息之間的理論關(guān)系中的至少一個將所述枝晶單元大小信息轉(zhuǎn)換為所述枝晶臂間距信息。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述鑄造材料包括亞共晶鋁合金。方案13.根據(jù)方案12所述的方法，其中，所述鋁合金選自包括319和A356的組。方案14.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述枝晶單元大小信息的所述自動確定使用枝晶單元大小線性攔截方法和平均面積等效圓直徑方法中的至少一種進(jìn)行。方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述枝晶單元大小信息和所述枝晶臂間距信息之間的所述經(jīng)驗關(guān)系表示如下：DAS=a*DCS+b其中，a和b是所述鑄造材料特定的材料常數(shù)。方案16.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述枝晶單元大小信息和所述枝晶臂間距信息之間的所述理論關(guān)系表示如下：DAS=(1-Veu)*DCS其中，Veu限定所述感興趣位置特定的微結(jié)構(gòu)中的共晶相的實際體積比例。方案17.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換使用基于計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行。方案18.一種制造物品，包括實施有計算機(jī)可讀程序代碼的計算機(jī)可使用介質(zhì)，用于自動地量化鑄造材料的枝晶臂間距，所述制造物品中的所述計算機(jī)可讀程序代碼包括：用于使得所述計算機(jī)接收與鑄造材料樣品內(nèi)的感興趣位置的數(shù)字信息有關(guān)的數(shù)據(jù)的計算機(jī)可讀程序代碼部分；用于使得所述計算機(jī)處理所述數(shù)字信息為枝晶單元大小信息的計算機(jī)可讀程序代碼部分；用于使得所述計算機(jī)基于經(jīng)驗關(guān)系和理論關(guān)系中的至少一個通過算法將所述枝晶單元大小信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)枝晶臂間距的計算機(jī)可讀程序代碼部分；以及用于使得所述計算機(jī)產(chǎn)生與所述枝晶臂間距相對應(yīng)的輸出的計算機(jī)可讀程序代碼部分。方案19.根據(jù)方案18所述的制造物品，其中，用于使得所述計算機(jī)處理所述數(shù)字信息為枝晶單元大小信息的所述計算機(jī)可讀程序代碼部分包括使用枝晶單元大小線性攔截方法和平均面積等效圓直徑方法中的一種。方案20.根據(jù)方案19所述的制造物品，其中，所述鑄造材料樣品包括亞共晶鋁合金。方案21.根據(jù)方案20所述的制造物品，其中，所述枝晶單元大小信息和所述枝晶臂間距信息之間的所述經(jīng)驗關(guān)系表示如下：DAS=a*DCS+b其中，a和b是所述亞共晶鋁合金特定的材料常數(shù)。方案22.根據(jù)方案20所述的制造物品，其中，所述枝晶單元大小信息和所述枝晶臂間距信息之間的所述理論關(guān)系表示如下：DAS=(1-Veu)*DCS其中，Veu限定所述感興趣位置特定的微結(jié)構(gòu)中的共晶相的實際體積比例。附圖說明具體實施例的以下詳細(xì)描述在與所附附圖結(jié)合地閱讀時可以被最好地理解，其中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記指代，并且其中：圖1是示出了兩種不同鑄造鋁合金319和A356經(jīng)驗和理論的公開DAS和DCS關(guān)系（局部微結(jié)構(gòu)中的共晶相體積比例的變化百分比）連同DAS和DCS測量值的曲線圖；圖2A至2D示出了可以如何建立DCS和DAS之間的經(jīng)驗和理論關(guān)系；圖3A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的借助于用于測量枝晶結(jié)構(gòu)的大小（例如DCSli）和DAS的線性攔截方法的鑄造鋁合金的顯微照片；圖3B示出了圖3A的顯微照片的表示，具體單元結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)使用已知半自動技術(shù)表示，其中，長度除以枝晶體數(shù)量；圖4使用基于經(jīng)驗的關(guān)系示出了鋁合金A356和319的DAS和DCS之間的關(guān)系；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的圖示各個步驟的流程圖；圖6A和6B示出了實現(xiàn)DAS測量的示例性方法；和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的可以用于自動地量化枝晶臂間距的圖像分析器。附圖所述的實施例本質(zhì)上是說明性的，且不旨在限制由權(quán)利要求限定的實施例。此外，附圖和實施例的各個方面將鑒于以下詳細(xì)說明更完全清楚和理解。具體實施方式首先參考圖1和7，如上所述，兩種方法中的一種用于將測量或取樣DCS值轉(zhuǎn)換為DAS。如上所述，預(yù)測鑄造部件內(nèi)的DAS分布的自動方法可以包括獲取感興趣鑄件位置的微量樣品且通過基于計算機(jī)的圖像分析器進(jìn)行分析。具體地參考圖7，圖像分析器系統(tǒng)（本文也稱為圖像分析系統(tǒng)、圖像分析器等）300包括計算機(jī)310或相關(guān)數(shù)據(jù)處理設(shè)備，包括處理單元310A（可以是一個或多個微處理器的形式）、一個或多個信息輸入機(jī)構(gòu)310B（包括鍵盤、鼠標(biāo)或其它裝置，例如語音識別接收器（未示出））以及一個或多個裝載機(jī)310C（可以是磁性或光學(xué)存儲器或相關(guān)存儲裝置（CD、DVD、USB端口等形式）的形式）、一個或多個顯示屏或相關(guān)信息輸出310D、存儲器310E和計算機(jī)可讀程序代碼裝置（未示出），以處理與鋁合金有關(guān)的接收信息的至少一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，存儲器310E可以是隨機(jī)存取存儲器（RAM，也稱為大容量存儲器，可以用于數(shù)據(jù)的臨時存儲）的形式和只讀存儲器（ROM）形式的指令存儲存儲器。除了未示出的其它形式的輸入（例如，通過互聯(lián)網(wǎng)或外部數(shù)據(jù)源的相關(guān)連接）之外，裝載機(jī)310C可以工作從而將數(shù)據(jù)或程序指令從一個計算機(jī)可使用介質(zhì)（例如，閃存或前述CD、DVD或相關(guān)介質(zhì)）裝載到另一個（例如，存儲器310E）。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，計算機(jī)300可以作為自主（即，獨立）單元存在，或者可以是更大網(wǎng)絡(luò)（例如，在云計算中遇到的，其中，各種計算、軟件、數(shù)據(jù)訪問和存儲服務(wù)可以位于全異物理位置）的一部分。計算資源的這種分離并不影響這種系統(tǒng)分類為計算機(jī)。在具體形式中，計算機(jī)可讀程序代碼可以裝載到作為存儲器310E的一部分的ROM。這種計算機(jī)可讀程序代碼也可以形成為制造物品的一部分，從而容納在代碼中的指令位于可磁性讀取或者光學(xué)讀取盤或其它相關(guān)非臨時機(jī)器可讀介質(zhì)上，例如閃存裝置、CD、DVD、EEPROM、軟盤或能夠存儲機(jī)器可執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的其它這種介質(zhì)。這種介質(zhì)能夠由具有處理單元310A的計算機(jī)310或其它電子裝置訪問，處理單元310A用于編譯來自于計算機(jī)可讀程序代碼的指令。計算機(jī)領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，形成圖像分析系統(tǒng)300的一部分的計算機(jī)310還可以包括附加芯片組以及用于在處理單元310A和其它裝置（例如，前述輸入、輸出和存儲器裝置）之間傳送數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的總線和相關(guān)布線。在程序代碼裝置裝載到ROM中后，系統(tǒng)300的計算機(jī)310變?yōu)榕渲贸梢员疚乃龅姆绞酱_定最佳鑄造部件的特定目的機(jī)器。在另一方面，系統(tǒng)300可以僅僅是指令代碼（包括各個程序模塊（未示出）），而在又一方面，系統(tǒng)300可包括指令代碼和上述計算機(jī)可讀介質(zhì)兩者。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，除了輸入310B（尤其是在輸入大量數(shù)據(jù)的情況下）所示的手動輸入方法之外，存在接收數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的其它方法，且提供這種數(shù)據(jù)以便允許處理單元310A操作的任何常規(guī)裝置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因而，輸入310B還可以是高吞吐量數(shù)據(jù)線路（包括上述互聯(lián)網(wǎng)連接）的形式，以便接收大量的代碼、輸入數(shù)據(jù)或其它信息到存儲器310E中。信息輸出310D配置成將與期望鑄造方法有關(guān)的信息提供給用戶（例如，在信息輸出310D是所示的屏幕的形式時）或者另一程序或模型。類似地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，與輸入310B和輸出310D有關(guān)的特征可以組合成單個功能單元，例如圖形用戶接口（GPI）。圖像分析系統(tǒng)300用于從圖像322提取信息，具體地使用金相技術(shù)以將結(jié)構(gòu)與感興趣材料物理屬性相關(guān)聯(lián)。這些屬性包括（但不限于）拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率和硬度。以制備金相樣品開始，轉(zhuǎn)換顯微鏡320用于產(chǎn)生圖像322，圖像322由照相機(jī)330捕獲。通常，許多圖像322通過使用機(jī)動載物臺340和載物臺圖案350獲取。灰度閾值然后在構(gòu)成圖像分析軟件的基于計算機(jī)的例程或算法360中在這些數(shù)字圖像322上進(jìn)行，其可以存儲在存儲器310E或其它合適計算機(jī)可讀介質(zhì)中。例程360然后測量圖像322的閾值像素。該數(shù)據(jù)然后被分析以產(chǎn)生最終結(jié)果。載物臺控制器370（采用類似操縱桿的控制器）用于將微量樣品從一個區(qū)域移動到顯微鏡320中的另一個區(qū)域，其中，三維（笛卡爾）x、y和z（焦點）載物臺移動由載物臺控制器370控制。這允許移動經(jīng)過載物臺圖案以允許分析樣品上的多個視場。該自動載物臺圖案（包括自動聚焦特征）允許在短時間段內(nèi)捕獲大量的數(shù)據(jù)。載物臺控制器370的操縱桿允許載物臺移動，同時通過顯微鏡320的目鏡觀察樣品，以利于選擇進(jìn)行分析的具體區(qū)域。具體地參考圖1，在第一方法中，使用從不同材料的測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生的經(jīng)驗公式：DAS=a*DCS+b(1)其中，a和b是材料常數(shù)，而在第二方法中，使用基于物理（即，理論）的方程：DAS=(1-Veu)*DCS(2)其中，Veu是局部微結(jié)構(gòu)中的共晶相的實際體積比例。該第二方法提供金屬鑄件的枝晶微結(jié)構(gòu)中DAS的穩(wěn)固和自動測量，不僅用于產(chǎn)品質(zhì)量控制，而且用于產(chǎn)品性能和耐用性分析。在上文方程（1）和（2）的經(jīng)驗或基于物理（即，理論）的方法中，鑄造鋁合金（例如，A356和319）的枝晶結(jié)構(gòu)中的DAS可以從DCS和共晶體積比例Veu中的一個或兩者的測量來自動確定。類似地，在方程（2）中，Veu=k*feu,，其中，feu是合金（在均衡條件中）的共晶相的理論體積比例，k(>1)是在增加固化（冷卻）速率（即，具有減少DAS）的情況下適應(yīng)共晶相體積比例增加的系數(shù)。本文公開的發(fā)明特別好地適合于亞共晶金屬（即，具有枝晶結(jié)構(gòu)）。顯著地，本發(fā)明有助于消除DAS的冗長耗時手動測量以及減少依賴于操作者的誤差，其中，否則可能存在相對大的標(biāo)準(zhǔn)偏差（通常在±20%的量級）。這繼而提供更準(zhǔn)確和可靠的DAS數(shù)據(jù)，以及節(jié)省實驗室工程師時間和成本。在一個具體形式中，獲取微量樣品，其然后使用DCSli或DCSed在圖像分析器300中自動分析DCS。測量DCS值然后根據(jù)上述經(jīng)驗或基于物理（即，理論）的方法轉(zhuǎn)換為DAS。顯著地，本發(fā)明的方法將提供金屬鑄件的枝晶微結(jié)構(gòu)中的DAS的穩(wěn)固和自動測量，其可以不僅用于產(chǎn)品質(zhì)量控制，而且用于產(chǎn)品性能和耐用性分析。首先參考圖2A至2D連同圖5一起，示出了與使用DCSli自動地確定DAS有關(guān)的步驟。首先參考圖2A，示出了照相微結(jié)構(gòu)10的圖像，顯示了要分析區(qū)域。微結(jié)構(gòu)10由一次鋁枝晶體20（白色）和共晶體Si和Fe富含顆粒30（黑色）和共晶體鋁40（不是枝晶體，而是占據(jù)緊挨共晶體顆粒30的位置）構(gòu)成。接下來參考圖2B，具有已知長度（在示例性形式中顯示為500微米）的五個同心圓50用作圖像分析器系統(tǒng)300（如圖7所示）中的網(wǎng)格，以估計圖2A所示的枝晶微結(jié)構(gòu)10的DCS。DCS值使用如下估計：(3)其中，L是五個圓的總長度（周長），n是在單元邊界攔截的五個圓形線的攔截的總數(shù)量。接下來參考圖2C，圖2A的微結(jié)構(gòu)10疊置在圖2B的同心圓50上，同時圖像分析器300測量共晶區(qū)域30和40的DCS和體積百分比。圖2C還示出了圖像分析器300中的DCS的自動測量過程，其中，處理微結(jié)構(gòu)10的疊置五個圓圖像在圖像分析器300中放大和然后侵蝕一次或更多次，以使得共晶區(qū)域30和40完全填充，以確定部段（攔截）數(shù)量。因而，微結(jié)構(gòu)10的處理圖像然后在圖像分析器300中與來自于同心圓50的圖像組合，以允許其確定同心圓50的多少部段由共晶區(qū)域30和40斷開或攔截。同心圓50中的部段總數(shù)量是上述方程（3）中的值n?？梢钥闯?，圖2C的暗區(qū)域與共晶顆粒30和共晶鋁40的合并相對應(yīng)。接下來參考圖2D，示出了使用方程（2）所述的理論關(guān)系自動計算的DAS的曲線圖相對于感測或手動測量的DAS進(jìn)行比較。圖2D中的每個數(shù)據(jù)點表示來自于水平軸的手動測量DAS值和來自于豎直軸的計算DAS值兩者。實線表示計算DAS值與手動測量DAS精確相同。兩條虛線是手動測量DAS值的一個標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)的平均手動測量DAS，所有這種數(shù)據(jù)點都在該極限內(nèi)。接下來參考圖4，示出了DAS和DCS之間的關(guān)系，其中，實驗數(shù)據(jù)之間的良好線性相關(guān)性明顯。而圖1示出了DCS和DAS之間的理論關(guān)系，對于不同體積的共晶體（注意到例如0,0起點），圖4（形成圖1的子組，因為圖1中的虛線與圖4中的線相同）示出了直線方程。在DCS自動確定（如上所述）之后，DAS然后可以使用方程（1）經(jīng)驗地估計。對于被分析的測試數(shù)據(jù)，從DCS值估計DAS的總體誤差在5％內(nèi)，在統(tǒng)計學(xué)上是顯著的。對于A356和319（均包含6至7％Si），經(jīng)驗方程為：DAS=0.6334xDCS-8.4459(DCS>15μm)(4)其中，R2是線性回歸的擬合良好性測量；在圖1和4所示的型式中，R2（0.0和1.0之間的無單位分?jǐn)?shù)）為0.9516。通過參考，0.0的R2值表示已知沿橫坐標(biāo)（即，x軸）的值并不能幫助預(yù)測對應(yīng)縱坐標(biāo)（即，y軸）值。在這種情況下，在X和Y值之間沒有線性關(guān)系，最佳擬合線是穿過所有Y值的平均值的水平線。相比而言，當(dāng)R2等于1.0時，所有點準(zhǔn)確地位于直線上，沒有分散，從而知道X值導(dǎo)致Y值的準(zhǔn)確預(yù)測。DAS和DCS之間的差與共晶相的體積比例Veu有關(guān)。線性攔截方法通過將測量數(shù)據(jù)與最佳擬合直線方程相關(guān)而產(chǎn)生。在上述線性攔截方法（DCSli）中，DCS等于線的總長度值（例如，同心圓50的五個圓的周長）除以單元邊界處攔截的總數(shù)量。因而，線性攔截方法用于獲得DCS值，繼而用于基于上述方程（1）或（2）轉(zhuǎn)換為DAS值。因而，線性攔截方法自動地獲取DAS，而與采用基于經(jīng)驗方法還是基于物理的方法無關(guān)?？梢钥闯?，方程（3）中使用的DCS值并不考慮與共晶相或區(qū)域30、40的體積比例Veu有關(guān)的單元邊界的寬度。換句話說，DCS方法通過將共晶相30、40的體積比例Veu簡單地作為枝晶體20的一部分處理而過高估計枝晶單元大小。與區(qū)域30、40相對應(yīng)的共晶相的體積比例Veu可能是顯著的，取決于合金成分。在鋁合金A356（7％Si）和319（6％Si，3.5％Cu）中，共晶相的體積比例Veu是大約50％。將理解的是，在附圖中識別的相或區(qū)域30和40的黑色和白色表示使之難以識別和區(qū)分它們，因為它們看起來合并在一起（由于兩者均表示為黑色）；然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其它表示（例如，彩色）將更清楚地顯示分界位置。如上所述，DAS還可以使用上文的基于物理的方程（2）確定。對于鑄造鋁合金，共晶相的理論體積比例feu可以從本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有相圖或計算熱力軟件確定。例如，共晶相的理論體積比例feu對于A356（7％Si，0.4％Mg）和319（6％Si，1％Fe，0.5％Mn，3.5％Cu）分別是大約49％和43％。實際上，鋁鑄件的固化從未處于均衡條件。由于固化鋁枝晶體的受限溶質(zhì)擴(kuò)散（固化速率增加），共晶相的實際體積比例Veu通常大于理論值feu。對于具有高擴(kuò)散性元素（如，Si）的合金，系數(shù)k從1至1.1，而在具有低擴(kuò)散性元件（如，Cu）的合金中，系數(shù)k從1至1.2。這與實驗數(shù)據(jù)很好地相符，如圖1和4所示。接下來參考圖3A和3B，示出了典型合金微結(jié)構(gòu)110的示例以圖示如何使用線性攔截方法來測量枝晶結(jié)構(gòu)的大?。ㄈ鏒CSli），示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的DAS，而圖3B示出了在具有圖像分析軟件的圖像分析器300中由已知半自動技術(shù)確定的圖3A的圖像的單元結(jié)構(gòu)。如上所述，圖像分析器可以是進(jìn)行先進(jìn)圖像編輯、增強(qiáng)和分析的機(jī)器（和/或軟件）。在該方法中，L2的長度除以枝晶體數(shù)量（在該情況下，5），以得到DAS。在一種形式中，DCSed參數(shù)定義為平均面積等效直徑，而在上表1中討論的題為枝晶單元大小的Cáceres等文獻(xiàn)使用另一參數(shù)，枝晶單元的平均面積等效圓直徑DCSed，由半自動技術(shù)測量，以限定枝晶體120。在該上下文中，半自動方法是這樣的方法：分析的一部分涉及使用手動步驟（例如，在一個或多個中間步驟中）。這粗略地等同于也在表1中闡述的Jaquet和Hotz的枝晶單元大小的測量方法。常見的是使用圖3A所示的方法手動測量DAS和DCS。具體地參考圖3B，在圖2A和2C的所有共晶區(qū)域30、40縮減為線表示之后，示出了分析結(jié)果。因而，所有區(qū)域（由區(qū)域A表示）都認(rèn)為是一次枝晶單元。圓C具有與代表性區(qū)域A相同的面積。接下來參考圖5，根據(jù)本發(fā)明的方面的流程圖圖示了自動地量化所研究材料的微量樣品的DAS的各個步驟200。如上所述，步驟200中的許多（或全部）可以自動化（例如，通過配置成由計算機(jī)或相關(guān)處理器驅(qū)動裝置操作的合適算法）。最初，制備所研究材料的微量樣品（未示出，但是總體上與圖2A所示類似）（210）。在一種形式中，微量樣品首先從感興趣鑄件的一部分切割。分割樣品然后用樹脂熱安裝，以形成短圓柱體，在圓柱體的一端上具有分割樣品的感興趣表面。在安裝之后，樣品被濕磨（例如，用砂紙等）以暴露金屬表面。樣品用越來越細(xì)的研磨介質(zhì)連續(xù)研磨。一旦獲取與微量樣品有關(guān)的信息（例如，數(shù)字圖像）（220），該信息可以被處理（230）。例如，在信息是掃描數(shù)字圖像的情況下，其于是可以以與上述圖2C類似的方式處理。線性攔截方法（如上所述）（240）可以用于分析圖像以產(chǎn)生DCS信息（250）。由此，DCS信息基于面積或體積百分比經(jīng)受圖像分析（260）。之后，DAS可以通過上述基于經(jīng)驗或基于理論的方法中的一個或另一個計算（270）。這種信息可以輸出給用戶或附加量化后程序、例程算法以及打印輸出或存儲器裝置，以便隨后使用。要注意的是，以特定方式“配置”或者體現(xiàn)特定屬性或者以特定方式工作的實施例的部件的本文敘述是與預(yù)期使用敘述不同的結(jié)構(gòu)敘述。更具體地，本文參考部件“配置”的方式表示部件的現(xiàn)有物理狀況，因而用作部件的結(jié)構(gòu)因素的確定敘述。類似地，為了描述和限定本文實施例的目的，注意本文中使用術(shù)語“基本上”、“顯著地”和“大約”表示可能歸因于任何定量比較、數(shù)值、測量值或其他表示的固有不確定性程度，因而可表示定量表示可以偏離所述參考值而不會導(dǎo)致所述主題的基本功能發(fā)生改變的程度。參考其特別實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明的實施例，將清楚的是，在不脫離所附權(quán)利要求限定的實施例的范圍的情況下可以進(jìn)行修改和變化。更特別地，盡管本發(fā)明實施例的一些方面在本文中認(rèn)定為優(yōu)選的或特別有利的，但認(rèn)為本發(fā)明的實施例并不必限制于這些優(yōu)選方面。