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1、材科基实验显微照相技术及材料显微组织 的体视学定量析实验名称： 显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析班级：#学号：#姓名：#1一实验目的1 了解显微照相原理及构造，熟悉基本知识2掌握材料显微组织中给定相的体积分数，粒子的平均 截线长度，单位体积内晶界面积等参数的定量试验测估所用 体视学基本原理与实际测量方法。二实验原理采用普通光学显微镜、光学硬件接口、数码相机、计算 机、应用软件完成相片成型的一系列操作。1、显微照相原理与一般照相相同。照相前必须对放大 率作校正。2、图像获取原理：金相照片一般选择500以上像素数码相机来拍照。金相光学显微镜摄像头视频拷贝机输由图像打印机计算机图像监视器图像
2、采集卡 3、系统特点：1）多人同时观察图像 2）图像处理量化3）图像保存信息化和高效率4）金相处理的经济化4、体视学：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。CCD 25、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
3、由现下标时，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Vv用右式计算：VVPP相对标准误差 5%J可接受的最终测量结果，所以变异 系数可用下式估算，其中 P为落在测量对象上的点数。(VV)/VV(PP)/PP1/P22在置信度为95%勺置信水平，石墨的相的体积分数为：VVPPC(PP),其中C的值因测量次数而定。(n1)40 时 C取 2;(n1)9 时 C取2)人
4、工计点法测量单位体积内相界面积SV,用右式计算：SV2PL相对标准误差5%；可接受的最终测量结果，所以变异系数可用下式估算，其中PL为随机测试线通过被测量的曲面所得的交点密3度。P为测量时测试线与晶界线相交的总点数 (SV)/SV(PL)/PL2/P22在置信度为95%勺置信水平，单位体积内石墨表面积SV为：Sv2PL2c(PL),其中C的值与前面相同。 3 )平均截线 长度 L34VV/SV2PP/PLSV两个参量，于L3同时涉及VM所以其相对标准误差 必大于VV或SV单个测量量的相对标准误差 4 )根据测定的 球墨体积分数估算由球铁平均成分。Ct%VVC/(VVC(1VV)Fe)(不考虑计
5、算带来的误差)rC/cm3 ; rFe/cm3三实验设备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42、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*,记录下球磨微粒与网格的交点，1/P5%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 PP墨个数3 3 2 201 3 32 453落在测试网格点上的球墨个数3 2 3 4 5 1 3 2 2 4 1 3 3
6、 2PP落在测试网格点上的球PP墨个数2 3 3 2 1 4 32 3 4 3落在测试网格点上的球PP墨个数2 7 222 3 63 4 3 61 5 353 3 4 2 6 1 6 3 4 4 13 231 3 2 6 3 2 63 5 533 2 2 2 6 4 22 2 15 3 4 73 3 752）人工计点法测量单位体积内相界面积将该球墨铸铁放在显微镜下，保持焦距20*,用标尺量的 网格外边框m, 2/P5%可推得至少得测 800个点，并根长度：420XX 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 2 14 4 4 4被测试线穿被测试线穿被
7、测试线穿PL过的石墨相界交点数PL过的石墨相界交点数PL过的石墨相界交点数PL8 10 1410 108614 44 6 1014 12 104 1012 1110 8 10 1014 12 86 10 14 8 8 146 4 68 6 942 68 1210 8 46 8 10 6 611 8 104 1412 12 10 810 8 10 128 8 8 610 64 18 6 86 12 88 8 16 108 8 1112 6 4 84 10 1116 6 12 6 6 12 12 6 2 8 4 4 12 714 814 10 12 8 4 26 6 1610 10 6 83)用i
8、mage tool处理图片并分析测量体积分数VVAA具体步骤如下： 打开image tool 软件，open image processing - manual - analysisMeanBlack Count White Count Black % White %696346 692667 702087 696185 686998 703260 689219686495 692879 711257Std. Dev.90086 93765 84345 90247 99434 83172 97213 9993793553 75175五实验数据处理1、人工计点法测第二相体积分数VvPP实验原理可
9、知：石墨相的体积分数为 VvPPC(PP),实验 步骤2-1 )中已具体说明测量次数的确定。n114240c2,使用EXCEL可以算由PP平均值为：8;单个测量值的标准差为，共测量 143次。(PP) 143即在置信度为95%下VVPPC(PP)VV2 %2)人工计点法测量单位体积内相界面积SV2PL实验原理得：实验原理可知：单位体积内石墨表面积SV为:Sv2PL2c(PL),实验步骤2)中已具体说明测量次数的确Mon115540c2,使用EXCEL可以算由PL平均值为：;单个测量值的标准差为，共测量 156次(PL) 156即在置信度为95%Sv2PL2C(PL)SV222 %3)平均截线长
10、度 L34VV/SV2PP/PL实验原理7-3)并结合之前算由的PLPP平均值可大体算由L32PP/PL24)根据测定的球墨体积分数估算由球铁平均成分。Ct%VVC/(VVC(1VV)Fe)% %mage tool 分析测量体积 分数VVAA9记录的实验数据有 VV %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
11、算得的 VV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、image tool处理图片并分析测量体积分数VVAA1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，导致结果有较大生入。3image tool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。4image tool 软件精度问题七实验结论1、image tool处理图片并分析测量体积分数：10在95%g信水平下，石墨相的体积分数为：VV % 2、人工计点法测量：在95%信水平下，石墨相的体积分数为：VV %在95
12、%置信水平下，石墨相的单位体积内界面面积为：SV %m1m第二相平均截线长度：L3的测量平均值为：L3、根据测定的球墨体积分数估算由球铁平均成分。%t%VVC/(VVC(1VV)Fe)%、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VVo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，误差球墨本身与人工计数偏差；第二种通过image tool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。11附录一：十张原始图12附录二：灰度图与黑白图13
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
