一种泡沫金属制备工艺优化的方法及泡沫金属的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种泡沫金属制备工艺优化的方法，其包括：利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据；根据泡沫金属的产品性能指标的需求值或目标值，利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算当前微观结构特征数据对应的泡沫金属的产品性能差距；利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算微观结构特征目标值，并迭代演算是否可支持达成性能目标值；根据微观结构特征目标值，利用制备工艺与作用机理关联模型，推算应调整的工艺参数；按照推算的工艺参数，调整设备进行泡沫金属材料制备；根据在线检测的数据，利用表观检测与微观结构关联模型推算微观结构特征，并根据与目标微观结构特征的差异迭代微调工艺参数。

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫金属制备工艺优化的方法及泡沫金属的制备方法
本专利技术涉及材料加工领域，尤其是涉及一种支持泡沫金属制备工艺优化的方法及泡沫金属的制备方法。
技术介绍
电沉积法制备泡沫金属是指在具有高孔隙率的三维结构材料（如塑料，聚氨酯泡沫等；称为电沉积的前驱体）的表面导电化处理后，通过电沉积的方法沉积目标金属或者合金，再通过热处理除掉聚合物前驱体，还原退火后，即可得到泡沫金属材料。电沉积法制备工艺流程主要包括基材制备、导电化处理、电沉积、基材烧除、还原、热处理等环节，目前难以准确描述各工艺参数与最终产品性能间的关联关系，无法根据产品性能对应调整生产工艺，以保证产品质量或适应不同的应用需求，造成传统工艺制备的泡沫金属均一性较差，性能离散性大。
技术实现思路
为解决现有技术的技术问题之一，本专利技术提出了一种泡沫金属制备工艺优化的方法，可以针对性地调整工艺参数，提高效率，降低成本，并能提升泡沫金属的均一性。一方面，本专利技术的一些实施例提供了一种泡沫金属制备工艺优化的方法，其包括如下步骤：利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据，其中，所述微观结构特征数据至少包括孔隙密度PPI、孔隙率、面密度、孔隙纵横比AR、沉积厚度比DTR；根据泡沫金属的产品性能指标的需求值或目标值，利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算当前微观结构特征数据对应的泡沫金属的产品性能差距，其中，所述泡沫金属的产品性能至少包括延伸率、抗拉强度、压缩强度CS；利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算微观结构特征目标值，并迭代演算是否可支持达成性能目标值；根据微观结构特征目标值，利用制备工艺与作用机理关联模型，推算应调整的工艺参数，其中，所述工艺参数至少包括变窄率RN、电流密度的方向与分布梯度；按照推算的工艺参数，调整设备进行泡沫金属材料制备；根据在线检测的数据，利用表观检测与微观结构关联模型推算微观结构特征，并根据与目标微观结构特征的差异迭代微调工艺参数。根据本专利技术的泡沫金属制备工艺优化的方法，其建立了生产工艺、产品和中间产品的微观结构特征、产品性能三者间的关联模型，可以根据应用需求确定的性能指标和生产过程中地在线检测信息，针对性地调整工艺参数，高效低成本地制备面向应用需求的高均一性泡沫金属材料。根据本专利技术的一些实施例，所述利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据，包括：获取所述泡沫金属在制备过程中的中间产品的微观结构特征数据，其中，所述中间产品至少包括基材海绵。根据本专利技术的一些实施例，所述利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据包括：获取基体海绵、泡沫金属在线检测源图像；利用机器视觉和深度学习算法，依次对孔结构定位、图像预处理、表面检测和重建、定量分析；获取基体海绵和泡沫金属的微观结构形态特征数据，以及泡沫金属面密度测量数据；结合产品及过程数据并利用深度学习算法获得所述微观结构特征数据。根据本专利技术的一些实施例，所述泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型包括：推定纵向延伸率LE、横向延伸率TE与孔隙纵横比AR为线性关系；推定纵向抗拉强度LTS、横向抗拉强度TTS与孔隙纵横比AR均为二次多项式关系；推定压缩强度CS与沉积厚度比DTR为线性关系。根据本专利技术的一些实施例，所述纵向延伸率LE、所述横向延伸率TE与所述孔隙纵横比AR的关联关系分别为：；；所述纵向抗拉强度LTS、所述横向抗拉强度TTS与所述孔隙纵横比AR的关联关系分别为：；；所述压缩强度CS与所述沉积厚度比DTS的关联关系为：。根据本专利技术的一些实施例，所述泡沫金属的制备工艺与作用机理关联模型包括：推定孔隙纵横比AR与变窄率RN为线性关系；推定沉积厚度比DTR与穿透方向的电场强度梯度为对数函数关系，所述穿透方向的电场强度梯度的工艺参数为正反面电流比IR。根据本专利技术的一些实施例，所述孔隙纵横比AR与所述变窄率RN的关联关系为：；所述沉积厚度比DTR与所述正反面电流比IR的关联关系为：。根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：泡沫金属质检出厂，并根据检验数据修正微观结构与表观特征模型、产品性能与微观结构关联模型、制备工艺与作用机理模型。另一方面，本专利技术的实施例还提供了一种泡沫金属制备工艺优化的方法，其包括如下步骤：获取生产数据与工艺参数，以及在线视觉检测数据；根据产品的微观结构的基本力学原理和电学原理构建出微观结构模型和产品性能模型的关联路径和逻辑关系，并利用产品性能检测数据、产品在线视觉辨识数据修正关联参数，形成产品的微观结构特征和产品性能的定量关系；根据制备工艺的作用机理建立微观结构模型和工艺效果模型间的关联路径和作用关系，并利用产品在线视觉辨识数据和生产过程数据修正关联参数，形成产品的微观结构特征和工艺参数间的定量关系；通过产品的微观结构特征和产品性能的定量关系以及产品的微观结构特征和工艺参数间的定量关系的建立和修正，形成产品的工艺参数和产品性能的定量数值关系；根据在线视觉辨识数据动态调整工艺参数。根据本专利技术的泡沫金属制备工艺优化的方法，该方法中的三类模型和关联关系共同构成数字化的样材模型，可以根据产品应用需求确定各环节工艺参数，满足不同的应用需求；根据在线视觉辨识数据动态调整工艺参数，降低缺陷，提供产品质量和生产率。另一方面，本专利技术的实施例还提供了一种连续化带状泡沫金属的制备方法，其包括上述的泡沫金属制备工艺优化的方法。根据本专利技术的连续化带状泡沫金属的制备方法，其采用了数字样材技术来优化泡沫金属制备工艺，建立了生产工艺、产品和中间产品的微观结构特征、产品性能三者间的关联模型，可以根据应用需求确定的性能指标和生产过程中地在线检测信息，针对性地调整工艺参数，高效低成本地制备面向应用需求的高均一性泡沫金属材料。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，但并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为现有技术中泡沫金属生产工艺的流程图；图2为本专利技术一些实施例提供的泡沫金属制备工艺优化的方法的步骤流程图；图3为本专利技术一些实施例提供的构建微观结构与表观特征模型的步骤流程图；图4为本专利技术一些实施例提供的控泡沫金属制备工艺优化的方法的步骤流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。需要说明的是，虽然在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫金属制备工艺优化的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据，其中，所述微观结构特征数据至少包括孔隙密度PPI、孔隙率、面密度、孔隙纵横比AR、沉积厚度比DTR；/n根据泡沫金属的产品性能指标的需求值或目标值，利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算当前微观结构特征数据对应的泡沫金属的产品性能差距，其中，所述泡沫金属的产品性能至少包括延伸率、抗拉强度、压缩强度CS；/n利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算微观结构特征目标值，并迭代演算是否可支持达成性能目标值；/n根据微观结构特征目标值，利用制备工艺与作用机理关联模型，推算应调整的工艺参数，其中，所述工艺参数至少包括变窄率RN、电流密度的方向与分布梯度；/n按照推算的工艺参数，调整设备进行泡沫金属材料制备；/n根据在线检测的数据，利用表观检测与微观结构关联模型推算微观结构特征，并根据与目标微观结构特征的差异迭代微调工艺参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种泡沫金属制备工艺优化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据，其中，所述微观结构特征数据至少包括孔隙密度PPI、孔隙率、面密度、孔隙纵横比AR、沉积厚度比DTR；
根据泡沫金属的产品性能指标的需求值或目标值，利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算当前微观结构特征数据对应的泡沫金属的产品性能差距，其中，所述泡沫金属的产品性能至少包括延伸率、抗拉强度、压缩强度CS；
利用泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型，推算微观结构特征目标值，并迭代演算是否可支持达成性能目标值；
根据微观结构特征目标值，利用制备工艺与作用机理关联模型，推算应调整的工艺参数，其中，所述工艺参数至少包括变窄率RN、电流密度的方向与分布梯度；
按照推算的工艺参数，调整设备进行泡沫金属材料制备；
根据在线检测的数据，利用表观检测与微观结构关联模型推算微观结构特征，并根据与目标微观结构特征的差异迭代微调工艺参数。


2.根据权利要求1所述的泡沫金属制备工艺优化的方法，其特征在于，所述利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据，包括：
获取所述泡沫金属在制备过程中的中间产品的微观结构特征数据，其中，所述中间产品至少包括基材海绵。


3.根据权利要求2所述的泡沫金属制备工艺优化的方法，其特征在于，所述利用在线视觉检测系统，获取泡沫金属当前微观结构特征数据包括：
获取基体海绵、泡沫金属在线检测源图像；
利用机器视觉和深度学习算法，依次对孔结构定位、图像预处理、表面检测和重建、定量分析；
获取基体海绵和泡沫金属的微观结构形态特征数据，以及泡沫金属面密度测量数据；
结合产品及过程数据并利用深度学习算法获得所述微观结构特征数据。


4.根据权利要求1所述的泡沫金属制备工艺优化的方法，其特征在于，所述泡沫金属的产品性能与微观结构关联模型包括：
推定纵向延伸率LE、横向延伸率TE与孔隙纵横比AR为线性关系；
推定纵向抗拉强度LTS、横向抗拉强度TTS与孔隙纵横比AR均为二次多项式关系；
推定压缩强度CS与沉积厚度比DTR为线性关系。


5.根据权利要求4所述的泡沫金属制备工...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟发平，张涛，肖进春，李建奇，
申请(专利权)人：深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44