本發(fā)明涉及殘余應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

近年來，熱噴涂技術(shù)作為一類重要的材料表面損傷修復(fù)與性能強(qiáng)化技術(shù)在航空航天、海洋船舶、礦山機(jī)械、軍事裝備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著噴涂技術(shù)的飛速發(fā)展以及噴涂材料種類的日益增多，目前兼具高韌性、高硬度或其它多種性能相統(tǒng)一的復(fù)合涂層已逐漸成為熱噴涂涂層體系中重要的組成部分。所謂復(fù)合涂層，就是將兩種或兩種以上的材料，通過團(tuán)聚、燒結(jié)、破碎等多種工藝方法制備到一種噴涂粉末中，隨后通過熱噴涂工藝制備涂層，所得到的涂層內(nèi)含有多種具有不同作用的物相結(jié)構(gòu)，比如在nicr(鎳鉻合金)金屬相之中添加適當(dāng)硬質(zhì)的cr2c3物相可以顯著提高涂層的耐磨性，在硬質(zhì)al2o3涂層中添加適當(dāng)?shù)膖io2相可以顯著增加涂層的韌性，在wc-co涂層中添加適當(dāng)?shù)腸r元素可以增加涂層的耐腐蝕性能。

由于涂層在制備過程中，噴涂粒子的快速凝固而產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，這在很大程度上會(huì)降低涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)因涂層厚度逐漸增加會(huì)由于殘余熱應(yīng)力的過大而直接導(dǎo)致涂層與基體之間脫粘掉落，因此造成熱噴涂涂層的厚度不能過厚。大量殘余應(yīng)力的存在對(duì)涂層的韌性、結(jié)合強(qiáng)度、熱震性能、耐腐蝕、耐接觸疲勞等性能會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因而關(guān)于熱噴涂涂層內(nèi)部殘余應(yīng)力的產(chǎn)生、檢測(cè)、控制和消除的工作一直以來都是一個(gè)較為熱點(diǎn)的研究方向。

但對(duì)于多相復(fù)合涂層而言，由于不同物相之間的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等存在較大差異，因而在涂層成形過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也會(huì)存在一定的不同。如何檢測(cè)多相復(fù)合涂層的殘余應(yīng)力成為亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法檢測(cè)多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，包括：

提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣；

選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；

獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；

對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；

根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；

根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

優(yōu)選地，所述選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣具體包括：

對(duì)所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣的表面進(jìn)行噴金處理；

將所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣放入到場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察；

在所述場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下選出待測(cè)量物相區(qū)域；

在所述待測(cè)量物相區(qū)域的表面沉積一層鉑層；

采用聚焦離子束在所述鉑層的表面開設(shè)多個(gè)凹坑，形成點(diǎn)陣。

優(yōu)選地，所述提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣具體包括：

提供多相復(fù)合涂層試樣；

將所述多相復(fù)合涂層試樣切割為5mm×5mm×3mm的多相復(fù)合涂層試樣塊；

對(duì)所述多相復(fù)合涂層試樣塊的表面進(jìn)行拋光；

對(duì)拋光后的所述多相復(fù)合涂層試樣塊進(jìn)行清洗，得到所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣。

優(yōu)選地，所述對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像具體包括：

采用聚焦離子束對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除；

在場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的二次電子拍攝模式下獲得去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量具體包括：

以所述第一形貌圖像為參考圖像，采用數(shù)字散斑相關(guān)法計(jì)算所述第二形貌圖像上各個(gè)凹坑的位移量。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力具體包括：

根據(jù)所述待測(cè)量區(qū)域表面的應(yīng)變分布，計(jì)算各點(diǎn)的平面應(yīng)力：

其中σx、σy分別為x、y方向的主應(yīng)力，方向分別為x、y方向的主應(yīng)變，ν、e分別為材料的泊松比與彈性模量；

根據(jù)表面應(yīng)力的變化情況，計(jì)算得到所述待測(cè)量區(qū)域的平均殘余應(yīng)力，即為所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

優(yōu)選地，在所述根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力之前，在根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量之后，還包括：

對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行逐層去除，并獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第i+1形貌圖像，其中，i為正整數(shù)，且i>1；

根據(jù)所述第i形貌圖像和所述第i+1形貌圖像，獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量。

優(yōu)選地，所述對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行逐層去除中，每層去除的材料厚度相同。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述第i形貌圖像和所述第i+1形貌圖像，獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量具體為：

采用數(shù)字散斑方法獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，通過在多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上選取待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。在微觀尺度上準(zhǔn)確分辨不同物相，然后再測(cè)得其對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了多相復(fù)合涂層內(nèi)部的物相進(jìn)行選取和區(qū)分，再通過對(duì)多相復(fù)合涂層周圍材料的去除，分析得到由于殘余應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的應(yīng)變，從而測(cè)得多相復(fù)合涂層中單相物質(zhì)的殘余應(yīng)力。

另外，本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，無需提供無應(yīng)力試樣進(jìn)行對(duì)比，簡(jiǎn)化了殘余應(yīng)力的檢測(cè)工藝；本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法不受檢測(cè)對(duì)象限制，且多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣制備過程簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確對(duì)不同物相進(jìn)行定位，殘余應(yīng)力測(cè)試精度較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣制作流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種選取待測(cè)量區(qū)域，并在待測(cè)量區(qū)域形成點(diǎn)陣的流程示意圖；

圖4a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多相復(fù)合涂層初始形貌圖像；

圖4b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種選取待測(cè)量區(qū)域后的形貌圖像；

圖4c為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種在待測(cè)量區(qū)域形成點(diǎn)陣的形貌圖像；

圖4d為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種在待測(cè)量區(qū)域周圍去除材料，形成溝槽的形貌圖像；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)中的一些殘余應(yīng)力檢測(cè)方法中，比如曲率法，一般針對(duì)整個(gè)涂層殘余應(yīng)力的平均值進(jìn)行測(cè)量，無法分辨不同的物相；x射線法的測(cè)試區(qū)域相對(duì)較小，但是其測(cè)試精度還是無法對(duì)涂層內(nèi)部的物相進(jìn)行選取和區(qū)分。

基于此，本發(fā)明提供一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，包括：

提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣；

選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；

獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；

對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；

根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；

根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，通過在多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上選取待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；在微觀尺度上準(zhǔn)確分辨不同物相，然后再測(cè)得其對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了多相復(fù)合涂層內(nèi)部的物相進(jìn)行選取和區(qū)分，再通過對(duì)多相復(fù)合涂層周圍材料的去除，分析得到由于殘余應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的應(yīng)變，從而測(cè)得多相復(fù)合涂層中單相物質(zhì)的殘余應(yīng)力。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法流程示意圖，所述多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，包括以下步驟：

s1：提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣；

本實(shí)施例中提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣的具體過程，如圖2所示的流程示意圖所示，包括：

s11：提供多相復(fù)合涂層試樣；

s12：將所述多相復(fù)合涂層試樣切割為5mm×5mm×3mm的多相復(fù)合涂層試樣塊；

本發(fā)明實(shí)施例中不限定切割所述多相復(fù)合涂層試樣的切割工藝，可選地，本實(shí)施例中采用激光切割設(shè)備將多相復(fù)合涂層試樣切割為5mm×5mm×3mm的立方體，形成多相復(fù)合涂層試樣塊。

需要說明的是，本實(shí)施例中不限定多相復(fù)合涂層試樣塊的尺寸大小，只要能夠滿足后續(xù)的應(yīng)力分析使用即可，即后續(xù)在場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察和圖片拍攝，以及應(yīng)力分析等?？蛇x的，本實(shí)施例中限定多相復(fù)合涂層試樣塊的大小為5mm×5mm×3mm，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述多相復(fù)合涂層試樣塊的大小還可以為其他尺寸，本實(shí)施例對(duì)此不做限定。

s13：對(duì)所述多相復(fù)合涂層試樣塊的表面進(jìn)行拋光；

本發(fā)明實(shí)施例中也不限定所述拋光的具體過程，只要能夠?qū)⒍嘞鄰?fù)合涂層試樣塊的表面拋光至鏡面即可，可選地，本實(shí)施例中采用導(dǎo)電鑲樣粉制備多相復(fù)合涂層/基體截面形貌樣品，隨后分別采用200目、400目、600目、800目、1200目、1500目、2000目sic(碳化硅)砂紙及金剛石研磨膏將多相復(fù)合涂層試樣塊拋光至鏡面。

本實(shí)施例中采用導(dǎo)電鑲樣粉制備多相復(fù)合涂層試樣，從而增加多相復(fù)合涂層試樣塊在后續(xù)的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下的導(dǎo)電性能，避免電荷積聚，從而提高圖像拍攝的精度。另外，將多相復(fù)合涂層逐步拋光至鏡面，需要盡量減少磨樣過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，同時(shí)拋光至鏡面還可以避免在高倍鏡下，多相復(fù)合涂層的粗糙峰谷對(duì)殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的影響。

s14：對(duì)拋光后的所述多相復(fù)合涂層試樣塊進(jìn)行清洗，得到所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣。

本發(fā)明實(shí)施例中也不限定清洗的具體過程，只要能夠?qū)⒍嘞鄰?fù)合涂層試樣塊清洗干凈，為后續(xù)試驗(yàn)做出準(zhǔn)備即可，可選地，本實(shí)施例中采用超聲設(shè)備清洗切拋光完成之后的多相復(fù)合涂層試樣塊，多相復(fù)合涂層試樣塊共清洗3次，每次時(shí)間為6～8分鐘，清洗溶劑為濃度97.5的乙醇。需要說明的是，其中清洗的次數(shù)和清洗的時(shí)間，本實(shí)施例中不進(jìn)行限定，可以根據(jù)實(shí)際清洗要求和清洗過程中的干凈程度進(jìn)行設(shè)置。

需要說明的是，本實(shí)施例中在清洗完成后，迅速將多相復(fù)合涂層試樣塊烘干，并密封保存，以減少多相復(fù)合涂層試樣塊與空氣的反應(yīng)，產(chǎn)生不必要的應(yīng)力釋放，對(duì)殘余應(yīng)力的測(cè)試精度造成影響。因此，本實(shí)施例中在清洗完成后，采用2000kw功率的吹風(fēng)機(jī)烘干多相復(fù)合涂層試樣塊，隨后采用無塵紙包裹多相復(fù)合涂層試樣塊，形成多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣，將所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣放入試樣袋中密封保存，并存放在干燥皿內(nèi)，等待后續(xù)使用。

s2：選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；

本實(shí)施例中選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣的具體過程，如圖3所示的流程示意圖所示，包括：

s21：對(duì)所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣的表面進(jìn)行噴金處理；

基于上面所述的多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣提供過程，將多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣從干燥皿中取出，并對(duì)多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣表面進(jìn)行5min的噴金處理，以進(jìn)一步增加多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣的導(dǎo)電性能。

s22：將所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣放入到場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察；

本實(shí)施例中，將多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣放入到場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣的涂層形貌。

s23：在所述場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下選出待測(cè)量物相區(qū)域；

將所述場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)選擇為30000×，選擇單一物相區(qū)域，并將該區(qū)域移至視場(chǎng)內(nèi)，如圖4a所示；

本實(shí)施例中以測(cè)量圖4a中虛線框所標(biāo)注的區(qū)域a為例進(jìn)行說明，測(cè)得待測(cè)量物相區(qū)域的最大內(nèi)切圓b的直徑為2a(如圖4b所示)。

s24：在所述待測(cè)量物相區(qū)域的表面沉積一層鉑層；

本實(shí)施例中在待測(cè)量物相區(qū)域的表面沉積一層鉑(pt)層，需要說明的是，本實(shí)施例中不限定所述pt層的形狀，可選為規(guī)則的形狀，以便后續(xù)去掉其周圍材料時(shí)，能夠更加方便去除，因此，本實(shí)施例中可選的，pt層的形狀可以是方形，也可以是圓形，本實(shí)施例中以正方形為例進(jìn)行說明。本實(shí)施例不限定pt層的大小，可選為，pt層的邊長(zhǎng)為a，厚度可選為50nm-200nm，以提供一個(gè)均質(zhì)的無應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表面，同時(shí)可以保護(hù)待測(cè)量區(qū)域，避免在后續(xù)去掉周圍材料時(shí)，發(fā)生的離子減薄過程中受到破壞。從上面可以看出，本發(fā)明中將制作了pt層的區(qū)域選取為待測(cè)量區(qū)域。

s25：采用聚焦離子束在所述鉑層的表面開設(shè)多個(gè)凹坑，形成點(diǎn)陣。

具體的，本實(shí)施例中采用聚焦離子束在pt表面制備出6×6的圓形凹坑，凹坑為直徑與高度均為100nm的圓柱，凹坑間距及排列方式如圖4c所示，去除時(shí)，聚焦離子束的電流為20na，電壓30kv。

本實(shí)施例中形成點(diǎn)陣，是為了后續(xù)對(duì)多相復(fù)合涂層的表面應(yīng)力進(jìn)行分析時(shí)，方便不同形貌圖像之間的像素點(diǎn)之間的位移形變量進(jìn)行比對(duì)而設(shè)計(jì)的，因此，點(diǎn)陣中凹坑的個(gè)數(shù)、凹坑的尺寸以及凹坑的排列方式，本實(shí)施例中并不做限定，本發(fā)明實(shí)施例中，點(diǎn)陣中的凹坑即為組成點(diǎn)陣的各點(diǎn)。

s3：獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；

本實(shí)施例中，形成點(diǎn)陣是采用聚焦離子束形成的，在形成點(diǎn)陣后，即可直接采用聚焦離子束拍攝形成點(diǎn)陣后的待測(cè)量區(qū)域的掃描電子顯微圖像形貌照片，形成第一形貌圖像，本實(shí)施例中記為a1。

s4：對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；

具體包括：

采用聚焦離子束對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除；

如圖4d所示，沿正方形pt層的外緣，開設(shè)寬度為0.25a的正方形溝槽c。去除pt層四周的材料時(shí)，聚焦離子束的電流為100pa，電壓30kv，時(shí)間為50ns，其中，聚焦離子束的各項(xiàng)參數(shù)的限定主要目的是控制方形環(huán)的深度。

在場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的二次電子拍攝模式下獲得去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像。

在場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的二次電子拍攝模式下獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像，記為a2。

其中，第一形貌圖像和第二形貌圖像的像素均為1024×884。需要說明的是，為了保證殘余應(yīng)力的測(cè)量準(zhǔn)確度，本實(shí)施例中需要保證兩次拍攝圖像過程中，圖像的亮度和對(duì)比度保持一致。

s5：根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；

具體的，本實(shí)施例中采用數(shù)字散斑方法獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量。將第一形貌圖像a1和第二形貌圖像a2導(dǎo)入matlab軟件中。

以所述第一形貌圖像a1為參考圖像，計(jì)算第一次材料去除之后的a2圖像內(nèi)各點(diǎn)陣的位移量εn。根據(jù)圖像特征區(qū)域的相似程度，將a2圖像中的凹坑分別與a1圖像中的原始凹坑進(jìn)行對(duì)比，特征區(qū)域識(shí)別方式采用歸一化系數(shù)c表示，其公式為：

其中，f(xi,yi)、g(x′i,y′i)分別為參考子集(xi,yi)、目標(biāo)子集(x′i,y′i)處的灰度值，fm、gm分別為參考子集與目標(biāo)子集灰度值的平均值，μ＝xi-x′i、μ'＝y(tǒng)i-y′i分別表示x、y方向上的位移，n表示參考子集內(nèi)像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。

s6：根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

具體包括：根據(jù)所述待測(cè)量區(qū)域表面的應(yīng)變分布，計(jì)算各點(diǎn)陣的平面應(yīng)力：

其中σx、σy分別為x、y方向的主應(yīng)力，方向分別為x、y方向的主應(yīng)變，ν、e分別為材料的泊松比與彈性模量；坐標(biāo)原點(diǎn)為正方向pt層的中心。

根據(jù)表面應(yīng)力的變化情況，計(jì)算得到所述待測(cè)量區(qū)域的平均殘余應(yīng)力，即為所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

平均殘余應(yīng)力為：

其中，σx、σy分別為x、y方向的主應(yīng)力。

本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，通過在多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上選取待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。在微觀尺度上準(zhǔn)確分辨不同物相，然后再測(cè)得其對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了多相復(fù)合涂層內(nèi)部的物相進(jìn)行選取和區(qū)分，再通過對(duì)多相復(fù)合涂層周圍材料的去除，分析得到由于殘余應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的應(yīng)變，從而測(cè)得多相復(fù)合涂層中單相物質(zhì)的殘余應(yīng)力。

另外，本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，無需提供無應(yīng)力試樣進(jìn)行對(duì)比，簡(jiǎn)化了殘余應(yīng)力的檢測(cè)工藝；本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法不受檢測(cè)對(duì)象限制，且樣品制備過程簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確對(duì)不同物相進(jìn)行定位，殘余應(yīng)力測(cè)試精度較高。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供測(cè)量精度更高的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，其流程圖如圖5所示，包括：

s10：提供多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣；

s20：選取所述多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣上的待測(cè)量區(qū)域，在所述待測(cè)量區(qū)域上制作點(diǎn)陣；

s30：獲取所述待測(cè)量區(qū)域的第一形貌圖像；

s40：對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行去除，并獲取去除材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第二形貌圖像；

s50：根據(jù)所述第一形貌圖像和所述第二形貌圖像，獲取所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量；

以上步驟與上一實(shí)施例相同，本實(shí)施例中對(duì)此不做詳細(xì)描述。為了提高殘余應(yīng)力檢測(cè)的精度，本實(shí)施例提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法還包括：

s60：對(duì)圍繞所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料進(jìn)行逐層去除，并獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第i+1形貌圖像，其中，i為正整數(shù)，且i>1；

即在獲得第二形貌圖像后，第二次去除一層所述待測(cè)量區(qū)域四周的材料，并隨之獲取去除第二次材料之后的待測(cè)量區(qū)域的第三形貌圖像，本實(shí)施例中可記為a3，本實(shí)施例中不限定去除材料的層數(shù)，去除層數(shù)越多，測(cè)量數(shù)據(jù)越多，最終殘余應(yīng)力的測(cè)量值越準(zhǔn)確，本實(shí)施例中可選地，共去除10層周圍材料。即i＝10，獲取了10幅去除材料后的待測(cè)量區(qū)域形貌圖像。

需要說明的是，本實(shí)施例中不限定去除每層材料時(shí)的厚度，去除每層材料的厚度可以相同，也可以不相同，為方便后續(xù)分析，本實(shí)施例可選地，去除每層材料的厚度均相同。

s70：根據(jù)所述第i形貌圖像和所述第i+1形貌圖像，獲取去除第i層材料之后的待測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量。

本實(shí)施例中將第一形貌圖像，以及去除材料后獲取的形貌圖像，包括第二形貌圖像至第十一形貌圖像共11幅圖像按照拍攝順序?qū)雖atlab軟件中。

采用數(shù)字散斑方法獲取涂層每一層材料去除之后點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，具體包括：

以a1圖像作為標(biāo)準(zhǔn)圖像，計(jì)算第一次材料去除之后的a2圖像內(nèi)各凹坑的位移量。根據(jù)圖像特征區(qū)域的相似程度，將a2圖像中的凹坑分別與a1圖像中的原始凹坑進(jìn)行對(duì)應(yīng)，特征區(qū)域識(shí)別方式采用歸一化系數(shù)c表示，其公式為：

其中f(xi,yi)、g(x′i,y′i)分別為參考子集(xi,yi)、目標(biāo)子集(xi′,y′i)處的灰度值，fm、gm分別為參考子集與目標(biāo)子集灰度值的平均值，μ＝xi-x′i、μ'＝y(tǒng)i-y′i分別表示x、y方向上的位移，n表示參考子集內(nèi)凹坑個(gè)數(shù)。

分別將an幅圖像作為an+1幅圖像的參考圖像，計(jì)算第an+1幅圖像中各凹坑的位移，記為εn(n＝1,2,3,……,10)。

s80：根據(jù)所述點(diǎn)陣中各點(diǎn)的位移量，計(jì)算所述待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力。

具體地，包括：

第一步：根據(jù)待測(cè)量區(qū)域表面的應(yīng)變分布，計(jì)算各點(diǎn)的平面應(yīng)力：

其中σx、σy分別為x、y方向的主應(yīng)力，方向分別為x、y方向的主應(yīng)變，ν、e分別為材料的泊松比與彈性模量。

第二步：根據(jù)表面應(yīng)力的變化情況，預(yù)測(cè)待測(cè)量區(qū)域平均殘余應(yīng)力。在材料進(jìn)行第n次去除之后，其n-1次的表面應(yīng)變會(huì)重新分布，也就是說對(duì)應(yīng)的表面殘余應(yīng)力分布狀態(tài)發(fā)生了變化。因此，為了提高雙軸應(yīng)力測(cè)量的精度，需要多次進(jìn)行測(cè)試，最終取平均值作為待測(cè)量區(qū)域的平均殘余應(yīng)力，也就是材料的平均殘余應(yīng)力，不同深度應(yīng)力與材料表面之間的應(yīng)變關(guān)系為：

其中ani、bni分別為第i次材料去除之后的影響函數(shù)，σxi、σyi分別為第i次材料去除之后的主應(yīng)力，εn為第n幅圖像的總應(yīng)變，αki為第i次材料去除之后測(cè)量位置與x軸沿逆時(shí)針方向所呈角度(k＝1時(shí)αki＝0°；k＝2時(shí)αki＝90°)。

第三步：求解不同材料去除深度對(duì)應(yīng)的材料平均殘余應(yīng)力：

其中為第i次材料去除之后的平均應(yīng)力。

第四步：繪制待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力隨深度的變化曲線，即曲線(h＝i×z，表示材料深度，z為材料單次去除深度)。

本實(shí)施例中通過多次去除待測(cè)量區(qū)域周圍的材料，測(cè)得待測(cè)量區(qū)域的殘余應(yīng)力隨深度的變化曲線，從而能夠更加精確得到多相復(fù)合涂層中的殘余應(yīng)力信息。

另外，本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，無需提供無應(yīng)力試樣進(jìn)行對(duì)比，簡(jiǎn)化了殘余應(yīng)力的檢測(cè)工藝；本發(fā)明提供的多相復(fù)合涂層殘余應(yīng)力檢測(cè)方法不受檢測(cè)對(duì)象限制，且多相復(fù)合涂層測(cè)試試樣制備過程簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確對(duì)不同物相進(jìn)行定位，殘余應(yīng)力測(cè)試精度較高。

需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。