Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法技术

本发明专利技术属于SLM技术加工技术领域，公开了一种Ti‑Al‑Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，包括：图像采集模块、温度采集模块、硬度采集模块、主控模块、三维结构图生成模块、激光发射模块、力学性能测试模块、数据存储模块、显示模块。本发明专利技术通过三维结构图生成模块具有成像速度快，三维重构准确率高，能反映不同尺寸和密度Ti‑Al‑Sn合金微纳结构成像特点；结合边界阈值算法后的三维重构结构能够反映边缘粗糙度信息；同时，通过力学性能测试模块测得的力学性能参数应用于回火热处理的数值模拟中，可以提高回火应力模拟和变形数值模拟的准确性，从而实现对Ti‑Al‑Sn合金回火热处理的精确控制和预测。

【技术实现步骤摘要】
Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法
本专利技术属于SLM技术加工
，尤其涉及一种Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：SLM技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。为了完全熔化金属粉末，要求激光能量密度超过106W/Cm2。目前用SLM技术的激光器主要有Nd-YAG激光器、Co2激光器、光纤激光器。这些激光器产生的激光波长分别为1064nm、10640nm、1090nm。金属粉末对1064nm等较短波长激光的吸收率比较高，而对10640nm等较长波长激光的吸收率较低。因此在成型金属零件过程中具有较短波长激光器的激光能量利用率高，但是采用较长波长的Co2激光器，其激光能量利用率低。在高激光能量密度作用下，金属粉末完全熔化，经散热冷却后可实现与固体金属冶金焊合成型。SLM技术正是通过此过程，层层累积成型出三维实体的快速成型技术。然而，现有SLM技术加工Ti-Al-Sn合金组织结构不能获取精确的合金三维结构图；同时，对合金测试耗时耗力。综上所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法包括以下步骤：/n第一步，通过图像采集模块利用电子显微镜采集Ti-Al-Sn合金组织结构图；/n第二步，通过温度采集模块利用温度传感器采集SLM技术加工Ti-Al-Sn合金过程温度数据；/n第三步，通过硬度采集模块利用硬度检测器检测Ti-Al-Sn合金硬度数据；/n第四步，主控模块通过三维结构图生成模块生成Ti-Al-Sn合金三维结构图；/n第五步，通过激光发射模块利用激光器发射激光束加工Ti-Al-Sn合金；/n第六步，通过力学性能测试模块对Ti-Al-Sn合金力学性能进...

【技术特征摘要】
1.一种Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法包括以下步骤：
第一步，通过图像采集模块利用电子显微镜采集Ti-Al-Sn合金组织结构图；
第二步，通过温度采集模块利用温度传感器采集SLM技术加工Ti-Al-Sn合金过程温度数据；
第三步，通过硬度采集模块利用硬度检测器检测Ti-Al-Sn合金硬度数据；
第四步，主控模块通过三维结构图生成模块生成Ti-Al-Sn合金三维结构图；
第五步，通过激光发射模块利用激光器发射激光束加工Ti-Al-Sn合金；
第六步，通过力学性能测试模块对Ti-Al-Sn合金力学性能进行测试；
第七步，通过数据存储模块利用存储器存储采集的Ti-Al-Sn合金组织结构图、加工温度、硬度数据、三维结构图及力学性能测试结果；并通过显示模块利用显示器显示采集的数据。


2.如权利要求1所述的Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法的三维结构图生成方法如下：
(1)提供Ti-Al-Sn合金微纳结构；获取Ti-Al-Sn合金微纳结构的扫描电子显微图像；
(2)根据所述扫描电子显微图像获取三维结构粗略图；
(3)根据所述扫描电子显微图像构建反射电子强度数据库，所述反射电子强度数据库包括不同尺寸、不同周期的图形在扫描电子显微成像后的成像图和像素值；
(4)根据所述反射电子强度数据库对所述三维结构粗略图进行修正，获取三维结构修正图；
(5)获取所述Ti-Al-Sn合金微纳结构的边界信息并根据该边界信息对所述三维结构修正图进行修正从而得到三维结构精细图。


3.如权利要求1所述的Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法的扫描电子显微图像获取三维结构粗略图包括：
对扫描电子显微图像进行图像去噪及光滑处理，以使扫描电子显微图像具有二阶连续性；
根据光滑处理之后的扫描电子显微图像，采用二次电子强度模型及三维重构算法，得到三维结构粗略图，所述二次电子强度模型用于指示二次电子成像亮度与表面形貌的近似关系；
对扫描电子显微图像进行图像去噪，包括：对背景噪声的估计和去除，采用一次去噪算法，对不同区域采取不同去噪算法参数；或者对背景噪声的估计和去除，采用多次去噪算法，对不同区域采取不同去噪算法参数；
二次电子强度模型为E＝E0/(k+cosθ)，其中θ表示表面法向量与电子束入射方向夹角，E0表示θ为零时的二次电子出射率，k为常数；所述三维重构算法包括非线性方程组的最小化算法、不同路径迭代算法、局域球形近似算法或线性化算法中的任一种。


4.如权利要求1所述的Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法的力学性能测试方法如下：
1)在Ti-Al-Sn合金的回火热处理过程中，获得Ti-Al-Sn合金的不同位置的实际回火热处理制程；
2)对由所述Ti-Al-Sn合金制成的多个淬火态的单一组织试样进行回火热处理，回火热处理制程与步骤1)获得的实际回火热处理制程相同；
在回火热处理的升温过程中的不同温度下，取出经过升温的淬火态的单一组织试样进行冷却，获得一系列的升温试样；
在回火热处理的保温过程中的不同时间，取出经过保温的淬火态的单一组织试样进行冷却，获得一系列的保温试样；
在回火热处理的冷却过程中的不同温度下，取出经过冷却的淬火态的单一组织试样进行冷却，获得一系列的冷却试样；
3)将所述升温试样、保温试样和冷却试样分别升温至取样温度，保温均匀后，进行应力应变测试，测得所述Ti-Al-Sn合金的淬火组织在回火热处理过程中的应力应变曲线，获得所述Ti-Al-Sn合金的力学性能参数。


5.如权利要求4所述的Ti-Al-Sn合金组织结构及力学性能的分析方法，其特征在于，所述步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志嵘，韩宇飞，巴春玲，徐明飞，
申请(专利权)人：贵阳学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52