一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法。钛合金切削试样经线切割、镶嵌制作成测试试块，试块经磨抛、腐蚀获得被测表面，利用扫描电子显微镜对被测表面进行扫描得电镜图像，把电镜图像经灰度化处理转换为灰度图像，对电镜图像进行修剪获得有效电镜图像，按照灰度等级将有效电镜图像分为α相区和β相区，对有效电镜图像进行二值化处理。并沿切削深度方向离散分层，统计每个分层图像中α相像素和β相像素的数目，α相像素和β相像素的数目占每个分层图像总像素数目的百分比即为α相和β相在分层图像中的体积分数，随后根据每个分层图像中α相和β相的体积分数获得切削加工试样侧剖面金相体积分数梯度分布特征。

A quantitative analysis method for metallographic volume fraction gradient distribution of machined surface layer of duplex titanium alloy

The invention discloses a quantitative analysis method for the volume fraction gradient distribution of the metallographic surface layer machined by two-phase titanium alloy cutting. The cutting sample of titanium alloy is made into test block by wire cutting and mosaic. The tested surface is obtained by grinding, polishing and corrosion. Scanning electron microscope is used to scan the measured surface to obtain the image of electron microscope. The image of electron microscope is transformed into gray image by gray processing. The effective image of electron microscope is obtained by pruning the image of electron microscope. Effective EM images are divided into alpha and beta phases according to gray level. Effective EM images are binarized. The number of alpha-phase and beta-phase pixels in each layered image is counted. The percentage of alpha-phase and beta-phase pixels in the total number of pixels in each layered image is the volume fraction of alpha-phase and beta-phase in the layered image. Then the volume fraction of alpha-phase and beta-phase in each layered image is calculated according to the volume fraction of alpha-phase and beta-phase in each layered image. The gradient distribution of metallographic volume fraction in the side profile of the machined specimen was obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法
本专利技术涉及金属材料切削加工表面层微观组织分布特征表征评价的
，尤其涉及一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法。
技术介绍
根据所含金相种类的不同，钛合金可分为α型钛合金，β型钛合金和α+β型钛合金。α+β型双相钛合金的物理、力学性能除受α和β相本身所具有的性能影响外，还取决于α和β相的体积分数等。切削过程产生的高温度、高应力和高应变率导致切削加工表面层材料产生相变，导致加工表面层α和β相的体积分数与基体材料中α和β相的体积分数不同。目前对金相的体积分数进行定量分析的方法主要是X射线衍射方法(XRD)，但这种方法无法用于定量描述切削试样侧剖面金相梯度分布情况，一方面是由于X射线衍射仪的焦点尺寸较大，一般为狭长的矩形(毫米级)，所测金相体积分数为此矩形区域的平均值，另一方面则是由于材料发生相变的区域距离切削加工表面深度较小(微米级)，X射线衍射仪很难达到如此高的分辨率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双相钛合金切削加工表面层材料金相体积分数梯度分布的定量分析方法。通过对钛合金切削加工试样的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)把钛合金材料的已切削加工表面经线切割制作成长度、宽度和高度为10mm，5mm和5mm的长方体试样，把试样的侧剖面作为检测面镶嵌制作试块；(2)采用2000目砂纸对试块测试表面进行研磨、抛光处理，在室温条件下放入腐蚀液中持续10秒后取出试样；(3)利用扫描电子显微镜对试块测试表面进行扫描得到同时包含α相和β相的电镜图像；(4)在图像处理软件中，电镜图像经灰度化处理转换到具有256个级别(即0～255)的量化灰度图像，灰度等级255在电镜图像中显示为纯白色，灰度等级0在电镜图像中显示为纯黑色；(5)...

【技术特征摘要】
1.一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)把钛合金材料的已切削加工表面经线切割制作成长度、宽度和高度为10mm，5mm和5mm的长方体试样，把试样的侧剖面作为检测面镶嵌制作试块；(2)采用2000目砂纸对试块测试表面进行研磨、抛光处理，在室温条件下放入腐蚀液中持续10秒后取出试样；(3)利用扫描电子显微镜对试块测试表面进行扫描得到同时包含α相和β相的电镜图像；(4)在图像处理软件中，电镜图像经灰度化处理转换到具有256个级别(即0～255)的量化灰度图像，灰度等级255在电镜图像中显示为纯白色，灰度等级0在电镜图像中显示为纯黑色；(5)对电镜图像进行修剪，通过识别有效电镜图像区剪除初始图像中非微观组织成分的信息，包括电镜图像的标题栏和非钛合金材料部分；(6)按照灰度等级将有效电镜图像分为α相区和β相区，把灰度等级在0到127之间的图像区判定为α相区，灰度等级在128到255之间的图像区判定为β相区；(7)对灰度图像进行二值化处理，设定灰度等级阈值把图像数据分割成两部分，对于大于或等于阈值128的像素灰度值归一化为“1”，小于阈值128的像素灰度值则归一化为“0”，经图像二值化处理，扫描电镜图像转换成由纯白色和纯黑色组成的图像；(8)对二值化图像沿切削加工深度方向离散分层，层数为N，统计每个分层图像中α相像素的数目Iα和β相像素的数目Iβ；(9)计算分层图像中α相像素和β相像素的数目占分层图像总像素数目的百分比；(10)分层图像中α相像素和β相像素的数目占分层图像总像素数目的百分比为每个分层图像中α相和β相的体积分数；(11)根据每个分层图像中α相和β相的体积分数获得切削加工试样侧剖面金相体积分数梯度分布特征；(12)结合不同切削工艺参数条件下金相体积分数梯度分布特征，可直接用于实现钛合金因切削加工所引起的加工表面金相组织结构的改变及其对材料性能影响规律的定量化评价，反馈制定合理的钛合金切削加工工艺参数。2.根据权利要求1所述的一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，其特征在于：所述切削加工试样的侧剖面指试样垂直于切削加工表面的平面。3.根据权利要求1所述的一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，其特征在于：所述切削加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东，刘玉磊，耿林，陈蔚，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34