【技术实现步骤摘要】
本申请涉及合金材料表面处理，具体涉及一种钛合金表面强化处理方法。
技术介绍
1、钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属，因其具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于各个领域。但是钛合金的硬度低，一般不超过hv350，粘着磨损敏感且表面耐疲劳和耐磨损性能差，其应用受到一定的限制。钛合金的表面强化技术能够明显提高钛合金的硬度，改善钛合金的耐磨、耐疲劳和耐腐蚀性能，扩大钛合金的适用范围，提高使用寿。
2、使用渗氧表面强化技术对钛合金进行处理的过程中，需要严格控制钛合金试件的保温时长，当钛合金试件的保温时长过长时，可能会导致钛合金表面过度渗氧，长时间的高温处理还可能会引起钛合金基体元素产生扩散或相变，影响钛合金试件的相关性能；当钛合金试件的保温时长过短时，可能会导致渗氧不充分，即氧元素无法较好的扩散进入钛合金的表面基体中，影响钛合金试件的表面强化效果。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种钛合金表面强化处理方法，以解决现有的问题。
2、本专利技术的一种钛合金表面强化处理方法采用如下技术方案：
3、本专利技术一个实施例提供了一种钛合金表面强化处理方法，该方法包括以下步骤：
4、s1：将待处理的钛合金材料放入一段开口的真空玻璃管内；
5、s2：将玻璃管中同时放入氯酸钾化学纯物质与化学催化剂；
6、s3：抽取真空玻璃管中的气体，向所述真空玻璃管中通入氩气，对玻璃管加热封闭；
7
8、s5：对经过步骤s4处理的加热炉加热，保温时间150~180min，随炉冷却；
9、从保温时间为150min开始采集各时刻的钛合金试件的eds元素分布图，对eds元素分布图分割获取元素分布区域，提取氧元素像元及钛元素像元；根据元素分布区域中氧元素、钛元素的像元个数获取氧局部富集因子；根据氧局部富集因子及氧元素、钛元素在eds元素分布图中的灰度信息得到元素浓度均匀因子；基于该元素浓度均匀因子计算渗氧充分系数；根据钛元素分布情况得到保温充分因子；基于渗氧充分系数及保温充分因子计算各时刻的保温充分系数；当所有钛合金样品试件的保温充分系数均值大于预设阈值时，停止钛合金试件的保温处理；
10、s6：待保温充分的钛合金试件冷却后将玻璃管击碎，获得表面强化处理的钛合金试件。
11、优选的，所述化学催化剂为二氧化锰。
12、优选的，所述氯酸钾化学纯物质和二氧化锰催化剂的摩尔比为4:1，钛合金与氧气的质量比为6.85。
13、优选的，所述加热封闭为采用酒精灯直接对玻璃口进行加热，使其软化形成封闭。
14、优选的，所述加热炉加热的升温速率控制在10℃/min，升温至910℃。
15、优选的，所述根据元素分布区域中的氧元素、钛元素的像元个数获取氧局部富集因子包括：
16、以元素分布区域中的每一个氧元素像元为中心构建渗氧窗口，第i个渗氧窗口的氧局部富集因子的表达式为：
17、
18、式中，、分别为第i个渗氧窗口中的氧元素像元与钛元素像元的总个数；为调节因子；exp[]为以自然常数e为底的指数函数。
19、优选的，所述根据氧局部富集因子及氧元素、钛元素在eds元素分布图中的灰度信息得到元素浓度均匀因子包括：
20、
21、式中，为第i个渗氧窗口的元素浓度均匀因子； 、分别为第i个渗氧窗口中第j个氧元素像元的灰度值与第i个渗氧窗口中第k个钛元素像元的灰度值。
22、优选的，所述渗氧充分系数包括：
23、将渗氧窗口中所有氧元素像元的灰度值按照升序顺序组成的序列记为该渗氧窗口的氧浓度序列，采用序列分析算法获取氧浓度序列的apen值，第i个渗氧窗口对应氧浓度序列的apen值记为，第i个渗氧窗口的渗氧充分系数的表达式为：
24、
25、式中，为第i个渗氧窗口中所有氧元素像元灰度值的均值；norm()为归一化函数。
26、优选的，所述根据钛元素分布情况得到保温充分因子包括：
27、将钛合金试件元素谱图中每个氧元素像元分别作为无向图中的一个节点，采用派系过滤算法获取无向图中的所有渗氧社区；将有重叠的氧元素像元的两个渗氧社区记为一对关联渗氧社区；统计最小灰度值的钛元素像元记为特征钛像元；将关联渗氧社区中各钛元素像元与特征钛像元之间的连线记为关联渗氧社区中的各条钛扩散路径，将特征钛像元指向各钛元素像元的方向作为各钛扩散路径的钛扩散方向；钛扩散路径上所有钛元素像元的灰度值按照钛扩散方向顺序组成钛扩散路径的钛扩散序列；
28、对于第p对关联渗氧社区中的第q条钛扩散路径，计算路径上第x、x+1个钛元素像元的sobel梯度值分别记为、，第p对关联渗氧社区中第q条钛扩散路径的钛扩散模糊因子的表达式为：
29、
30、式中，为第p对关联渗氧社区中的钛扩散路径总个数；、分别为第p对关联渗氧社区中第q、g条钛扩散路径上的像元个数；为第p对关联渗氧社区中第q条钛扩散路径上的钛元素像元总个数；
31、第p对关联渗氧社区的保温充分因子表达式为：
32、
33、式中，、分别为第p对关联渗氧社区中第q、h条钛扩散路径对应的钛扩散序列；表示js散度；为调节参数。
34、优选的，所述基于渗氧充分系数及保温充分因子计算各时刻的保温充分系数包括：
35、计算各时刻的所有氧元素像元的渗氧充分系数的均值，获取各时刻所有对关联渗氧社区的保温充分因子的均值，将两个均值的乘积的归一化结果作为各时刻的保温充分系数。
36、本专利技术至少具有如下有益效果：
37、本专利技术通过氧元素像元邻域范围内氧元素的局部富集特征、氧元素浓度特征以及氧钛元素均匀特征获得渗氧充分系数，综合分析了氧元素像元邻域范围内氧钛元素像元的数量以及浓度差异状况，结合对氧元素浓度变化状况的分析，能够更精确的反映钛合金试件渗氧效果充分的可能性程度；根据氧元素像元的渗氧充分系数获得渗氧充分社区并确定显著钛像元，通过氧元素像元的渗氧充分系数以及关联渗氧社区内的基体元素扩散特征获得保温充分系数，进一步考虑了钛合金试件表面强化处理过程中元素谱图内的基体元素扩散特征，对于钛合金试件的保温处理充分程度作出更准确的评估；根据保温充分系数判断钛合金试件的表面强化处理效果程度，并以此对钛合金试件的保温时长进行自适应调整，避免了钛合金试件保温时间过长或过短影响表面强化处理后钛合金试件性能的弊端，获得能够无氧化膜渗氧处理、硬化效果好、使用寿命延长的钛合金试件。
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1.一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述化学催化剂为二氧化锰。
3.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述氯酸钾化学纯物质和二氧化锰催化剂的摩尔比为4:1，钛合金与氧气的质量比为6.85。
4.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述加热封闭为采用酒精灯直接对玻璃口进行加热，使其软化形成封闭。
5.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述加热炉加热的升温速率控制在10℃/min，升温至910℃。
6.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述根据元素分布区域中的氧元素、钛元素的像元个数获取氧局部富集因子包括：
7.如权利要求6所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述根据氧局部富集因子及氧元素、钛元素在EDS元素分布图中的灰度信息得到元素浓度均匀因子包括：
8.如权利要求7所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征
9.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述根据钛元素分布情况得到保温充分因子包括：
10.如权利要求9所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述基于渗氧充分系数及保温充分因子计算各时刻的保温充分系数包括：
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述化学催化剂为二氧化锰。
3.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述氯酸钾化学纯物质和二氧化锰催化剂的摩尔比为4:1，钛合金与氧气的质量比为6.85。
4.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述加热封闭为采用酒精灯直接对玻璃口进行加热，使其软化形成封闭。
5.如权利要求1所述的一种钛合金表面强化处理方法，其特征在于，所述加热炉加热的升温速率控制在10℃/min，升温至910℃。
6.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉常，赵小东，李鹏，岳超，何英杰，房皆超，吴子舒，
申请(专利权)人：宝鸡西工钛合金制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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