(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 202211071465.7 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 中国科学院金属研究所 地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路 72号 (72)发明人 蒋中华　王培　徐彬迅　李勇翰　 李殿中　李依依　 (74)专利代理 机构 沈阳优普达知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 21234 专利代理师 张志伟 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) G01N 1/32(2006.01) G01N 3/42(2006.01) G01N 23/20008(2018.01)G01N 23/207(2006.01) G01N 23/2202(2018.01) G01N 23/2206(2018.01) G01N 23/223(2006.01) G01N 23/2251(2018.01) (54)发明名称 一种用于球或环形金属零部件表层样品制 备及表征方法 (57)摘要 本发明属于金属零部件表层样品制备及表 征技术， 具体为一种用于球或环形金属零部件表 层样品制备及表征方法。 该方法包括： 截取球或 环形金属零部件两端面平行的样品； 对样品端平 面A进行机械磨光、 电化学方式抛光或腐蚀； 在样 品的抛光平面A上， 垂直于边缘线L， 选取更大的 表征区域 或更多的表征点， 并确定表征区域中心 或表征点距离边缘线L的距离为x； 利用微区X射 线荧光光谱仪、 X射线微区衍射仪、 扫描电镜和维 氏硬度计等在所选定的表征区域中心或表征点 处进行成分、 显微组织或力学性能表征； 将 x换算 成表征区域中心或表征点距离零部件表面的距 离h， 从而获得距离零部件表面h处的成分、 显微 组织或力学性能特征， 广泛应用于球或环形等金 属零部件。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115541332 A 2022.12.30 CN 115541332 A 1.一种用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征在于， 该方法包括 以下步骤： (1)对球或环形零部件截取样品： 采用电火花线切割或锯切方式在球或环形零件上截 取含两端平面A、 B平行的样品； (2)将样品进行金相镶嵌， 并根据表征需要对平面A进行机械磨抛、 电化学方式抛光或 腐蚀； (3)在样品的平面A上垂直于边缘线L方向上， 选取表征区域或表征点， 确定表征 区域中 心或表征点距边 缘线L的距离为x； (4)利用微区X射线荧光光谱仪、 X射线微区衍射仪、 扫描电镜和维氏硬度计对选取的表 征区域或表征点进行成分、 微观组织和力学性能测试； (5)将表征区域中心或表征点距边缘线L的距离x换算成表征区域中心或表征点距离零 部件表面的距离 h， 从而获得距离零部件表面h处的成分、 显微组织或力学性能特 征。 2.按照权利要求1所述的用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征 在于， 步骤(1)中， 针对微型球或环形金属零部件采用电火花线切割或锯切加工技术进 行切 割， 在球或环形零件上截取一个两端面平行的样件时： 当被研究对象为实心球形或圆柱形零部件截取样品为镶嵌料时， 平面A在平面B上方， 圆弧顶点至金相平面A距离d值为(0.05～0.2)R， R为球形外圆半径， 球心至平面A的距离为 R‑d， R范围为5～ 200mm； 当被研究对象为空心球形或圆柱状环形零部件截取样品为镶嵌料时， 平面A在平面B下 方， 平面半弦长b值控制在(0.1～0.5)R， R为环形内表 面半径， 环形内表 面顶点至平面A的距 离为d， 轴心到平面A的距离为R ‑d， R范围为5～ 200mm。 3.按照权利要求1所述的用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 对表征平面A根据表征需要进行处理： 若仅样品用于维氏硬度的检测， 则 粗抛光； 若采用纳米压痕检测显微硬度时， 则细磨抛光或电化学抛光； 若利用X射线微区衍 射或EBSD技术对显微组织 鉴定或统计时， 则在机 械抛光的基础上进行电或化学腐蚀。 4.按照权利要求1所述的用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征 在于， 步骤(3)中， 在样品表征平面A的边缘线L垂 直方向上选取更大的表征区域或更多的表 征点， 表征区域大小的选择视实验表征设备选区检测可靠性而定， 表征点之间距离视球或 环形金属零部件待检测成分、 组织和性能梯度分布特 征而定。 5.按照权利要求1所述的用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 若表征球或环形零部件外表 面时， x、 d和h 之间的计算方法如下： 设外圆半 径为R， 圆弧顶点至金相平面A距离为d； 表征区域中心或表征点距金相边缘线L为x； 表征区 域中心或表征点距零部件圆弧表面的距离h为： 其中b为： 6.按照权利要求1所述的用于球或环形金属零部件表层样品制备及表征方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 若表征球或环形零部件内表层时， x、 d和h 之间的计算方法如下： 设内孔半 径为R， 从顶点至金相平面A距离为d； 金相边缘线L离压痕位置点距离为x表征区域中心或表权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115541332 A 2征点距圆弧表面的距离 h为： 其中b为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115541332 A 3