1.一种通过测量面积计算金属材料两相转变体积比例的方法,其特征在于,在杠杆法的基础上通过数值微分,测量出两相相变分别引起的数值微分曲线上波的面积,进而计算出金属材料两相转变体积比例,具体包括以下步骤:步骤1.1)利用试验装置获取在某一两相转变过程中金属材料的热膨胀量对应温度变化的试验数据;
步骤1.2)根据上述步骤1.1)获取的试验数据,以温度为横坐标,热膨胀量为纵坐标,绘制出热膨胀量对应温度变化的曲线;
步骤1.3)根据上述步骤1.2)获取的曲线,将曲线两端的线性变化部分延长,再对此曲线进行杠杆法处理,得到总体的相变体积分数对应温度变化的数据,对这些数据进行微分处理后,并以温度为横坐标,微分后的数据为纵坐标,作出相变体积分数对应温度变化的数值微分曲线;
步骤1.3)中杠杆法处理的步骤为:热膨胀量对应温度变化的曲线分为3个部分,两相相变前的近似直线部分D1(T),两相相变过程中的曲线,包含一部分近似直线部分D2(T)和两相相变后的近似直线部分D3(T);将相变前与相变后的热膨胀量曲线进行拟合,得到直线D1(T)和D3(T)的表达式;计算相变温度段内的相变体积分数为 其中Ti为热模拟试验装置记录的温度数据,Ts为总体相变的开始温度,Tf′为总体相变的结束温度,D2(Ti)为热模拟试验装置记录的热膨胀量,f(Ti)即为相变体积分数对应温度变化的数据;相变体积分数对应温度变化的数值微分曲线的数据获得方法为其中f(Ti+1)是温度为Ti+1时的相变体积分数值,Ti+1为Ti
的下一个记录温度;
步骤1.4)根据上述步骤1.3)获得的数值微分曲线,测量出两相相变分别引起的数值微分曲线上波的面积,计算两相转变体积比;
根据所述步骤1.4)获得的相变体积分数对应温度变化的数值微分曲线,判断两相相变温度区间不重合或部分重合,根据判断的结果,采用不同的方法计算两相转变体积比;
当判断结果为两相相变温度区间不重合时,计算过程包括以下步骤:
步骤5.1)可以看到相变体积分数对应温度变化的数值微分曲线表现为两个几乎没有相互重叠的波,经过0点作水平线l,与数值微分曲线围成两个封闭的波;
步骤5.2)测量先后两个波的相对面积分别为S1和S2,有先后转变的两相的体积分数分别为 和当判断结果为两相相变温度区间部分重合时,计算过程包括以下步骤:
步骤6.1)可以看到相变体积分数对应温度变化的数值微分曲线表现为两个相互重叠的波,分别对应第一相和第二相转变;第一个波的开始点与第二个波的结束点分别对应第一相变的开始温度Ts、第二相变的结束温度Tf′;在此曲线图上作出对应纵标为0的水平线l,在直线l上分标出相变温度点Ts和Tf′的坐标;
步骤6.2)确定第二相的开始转变温度Ts′,并在直线l上标出Ts′点;
步骤6.3)以Ts′点作为起点,连接Ts′点与第二个波上的一点形成一条线段p,经过线段p的终点A作一条垂直于横坐标的直线o,直线o交直线l于Tf点,作线段p关于直线o对称的线段p′,所述线段p′与相变体积分数的数值微分曲线的重叠度高于50%;A点位于或者不位于体积分数的数值微分曲线上;
步骤6.4)作过Ts′点且垂直于温度坐标的直线o′交数值微分曲线于A′点,以A′、Tf两点为起点与终点作曲线段q,所述曲线段q单调;
步骤6.5)根据上述步骤确定的直线l、相变体积分数的数值微分曲线上TsA′部分及曲线段q所围成的图形面积S1,确定直线l、相变体积分数的数值微分曲线上A′Tf′部分及曲线段q所围成的图形面积S2,计算图形面积S1和图形面积S2的相对面积,得到先后开始转变的两相转变体积比为 和
2.根据权利要求1所述通过测量面积计算金属材料两相转变体积比例的方法,其特征‑2 ‑1 ‑2在于步骤1.1)中进行数据采集的温度间隔为100℃~10 K,温度数据精度为10 ℃~10 K,‑5 ‑8材料热膨胀量数据精确度为10 ~10 m。
3.根据权利要求1所述通过测量面积计算金属材料两相转变体积比例的方法,其特征在于根据曲线段q与数值微分曲线TsA′部分关于直线o′近似对称来确定步骤6.2)中温度Ts′的位置。
4.根据权利要求1所述通过测量面积计算金属材料两相转变体积比例的方法,其特征在于,曲线段q、线段p和数值微分曲线m的AA′部分上每一点对应的纵坐标值满足关系式q+p=m,由此确定步骤6.4)中的曲线段q。