(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210571989.6 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 桂林理工大 学 地址 541004 广西壮 族自治区桂林市七 星 区建干路12号 (72)发明人 肖帅帅　申嘉龙　董春鑫　侯艳萍　 孟征兵　周春泉　李义兵　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁 导率的方法 (57)摘要 本发明公开了一种模拟计算任意双相不锈 钢显微组织磁导率的方法。 该方法基于linux操 作系统下用于生成多晶体模型的软件和图像处 理软件， 根据生成的模型照片或实际金相照片建 立任意双相不锈钢微观组织有限元模 型。 通过本 专利公开的方法， 能够计算任意相组成、 相分布 和任意晶粒尺寸的双相不锈钢微观组织的磁导 率， 并能够单独或者综合分析晶粒尺寸、 第二相 粒子、 相分数、 相分布以及晶界等微观组织相关 参数对磁导率的影 响， 模拟计算的结果与实际结 果的误差小于5％。 解决了双相不锈钢微观组织 模拟精度不高、 难以计算双相不锈钢微观组织磁 导率的问题， 弥补了宏观层面计算磁导率的方法 由于“尺寸效应”造成的错误， 为双向不锈钢电磁 无损检测系统提供 数据参考。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115062504 A 2022.09.16 CN 115062504 A 1.一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方法， 其特征在于能够根据实际金 相照片或是自行设置微观组织模拟构建被测试样的微观结构， 模拟 计算任意微观结构 磁导 率， 从晶粒度、 相组成、 相分布、 晶界等微观组元参数角度考虑影响磁导率的因素， 结果不受 到“尺度效应 ”影响， 该方法包括如下步骤： (1)在linux操作系统下调用neper软件， 利用 ‑T模型选择要生成晶粒的数目， 使用 ‑ dim2选择生成二维平面模型， ‑reg命令用于确定生成模型的正则化， ‑o命令用于对生成的 模型进行重命名， ‑V模型将生成的晶粒模 型可视化并输出为png格式文件； 以实际金相照 片 构建模型则不需要以上处 理， 可直从第步骤2开始； (2)对生成的png格式的晶粒模型或者是直接对实际金相照片都需要进行灰度转化， 将 rgb图像转化为灰度图， 并对图像做二值化处理， 转换为有限元软件 可以导入的矢量图文件 格式， 本发明选择将png格式转 化为dxf矢量文件； (3)对建立的有限元模型中相组成的分数和分布， 其中实际金相照片建立的模型可以 直接按照实际相分布 来定于， 对于自定义的模型可以选择随机 分布或是根据需要自定义分 布， 分别设置电导率和磁导率值来定义铁素体晶粒和奥氏体晶粒区域； 本发明专利 设置的 铁素体的电导率为7166660S/m， 磁导率 设置为330H/m， 奥氏体的电导率设置为1472602S/m， 磁导率设置为1H /m， 晶界的电导 率设置为 4493000S/m， 磁导 率设置为13 0H/m； (4)对铁素体区域进行标记， 使用图像处理软件对铁素体区域进行灰度转化， 然后自动 识别， 手动调整灰度值 为201并计算出铁素体相分数； (5)定义物 理场和设置边界条件， 在模型上添加磁场并设置左右两个边界为磁绝缘， 上 下两个边界分别设置为磁势1和0； (6)划分网格并求解计算， 在计算结果中找到派生值并求出表面磁通密度平均 值Bave和 平均磁场强度Have， 最后根据公式 计算出该双相不锈钢显微组织的磁导率 μ， 其 中 μ0为真空磁导 率； 计算结果与实际结果 误差小于 5％， 在允许的误差范围内。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115062504 A 2一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方法， 属于电磁无损 检测技术应用范围， 同时可服 务于不锈钢生产的钢铁企业、 新能源 汽车制造企业。 背景技术 [0002]我国提出“碳达峰、 碳中和 ”的双碳发展理念， 节能减排和产业调整已经是我国工 业绿色发展的关键， 而新能源汽车产业是实现 “双碳”目标的重点关注对 象。 铁磁性材料是 新能源汽车发展的支撑材料， 起着不可或缺的作用。 磁导率是铁磁性材料 的基本电磁特性 参数之一， 标志着材料导通磁力线， 传导磁场的能力， 是决定钢铁材料能否应用于新能源汽 车、 电力电子、 航空军事等领域的重要物理量。 另外， 钢铁材料的显微结构直接影响材料 的 机械性能， 而磁导率是衡量材料显微结构变化的特征物理量， 计算材料显微结构的磁导率 可以表征显微结构变化， 从而 预测材料的机械性能。 因此， 准确测量钢铁材料的磁导率对提 高材料物理性能的表征精度、 加深材料电磁特性认识、 拓宽材料应用领域具有重要意义。 本 发明基于钢铁材料显微组织磁导率的研究， 发明了一种根据钢铁显微结构进行建模， 模拟 并计算任意显微组织磁导 率的方法。 [0003]不锈钢根据不 同的相组成可分为奥氏体不锈钢、 铁素体不锈钢、 马氏体不锈钢以 及双相不锈钢等。 双相不锈钢由于具有奥氏体+铁素体双相组织， 兼有奥氏体不锈钢和铁素 体不锈钢的特点， 其屈服强度可达400Mpa～550MPa， 是普通奥氏体不锈钢的2倍。 与铁素体 不锈钢相比， 双相不锈钢的韧性更高， 耐晶间腐蚀性能和焊接性能更好； 同时具有铁素体不 锈钢的特点， 例如热导率高、 线膨胀系数小， 具有超塑性及磁性等。 双相不锈钢的微观组元， 例如铁素体与奥氏体相分数、 相分布、 晶粒尺寸、 第二相粒子等 都是影响双相不锈钢使用性 能的重要因素， 而其磁导率的大小则反应出微观组元 的变化， 计算模拟双相钢磁导率的大 小， 能够反映显微结构特 征， 表征双相不锈钢的性能。 [0004]目前对于磁导率测量的相关专利有： 用于磁导率测量的传感器及测量方法 (201710258 105.0)； 一种交流磁导率测量装置及其方法(201110128899.1)； 一种磁导率测 量方法与装置(202111489571.2)等， 以上发明对于磁导率的研究仍存在一些不足。 一是磁 导率作为重要的材料物性参数， 没有精确有效的针对双向不锈钢磁导率模拟计算的方法。 其中， 一种交流磁导率测量装置及其方法(201110128899.1)通过开发测量磁导率的传感 器， 使用两组线圈或者四抽头线圈进 行测量， 通过对测量传感器、 装置或者测量电路进行研 究设计， 适用范围较小、 测量要求比较严格、 步骤繁杂， 不能真实反映影响磁导率变化的参 数， 缺少基于材料显微组织对磁导率影响的研究。 二是双相不锈钢的显微结构复杂， 晶粒大 小、 相组成、 相分数等因素 的变化都会引起磁导率的变化， 基于宏观测量的方法实施困难， 造成测量信号不稳定。 三是目前鲜有针对微观组织的磁导率测量， 一种针对铁氧体的高精 度低频复数磁导率测量装置及方法(201910621763.0)和一种圆柱形软磁材料磁导率测量 方法(201110450042.1)等研究都是基于宏观试样的测量， 由于 “尺寸效应 ”的存在， 基于宏 观试样的测量值不能用来衡量微观结构的磁导率， 而微观结构的磁导率是研究材料物理性说　明　书 1/4 页 3 CN 115062504 A 3