[发明专利]一种增材制造金属粉末空心粉评价方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造材料技术领域，特别是一种增材制造金属粉末空心粉评价方法。

背景技术

工业生产中广泛采用真空雾化工艺和等离子旋转电极工艺来制备金属粉末，真空雾化工艺的优点在于细粉收得率高，其主要缺点是大量粉末内部含有闭合的、充满惰性气体的空洞。含有空洞的粉末称为空心粉。粉末中的空洞是金属粉末的主要缺陷之一，增材制造成形结构中空洞主要来源于粉末内部孔洞，大量孔洞的存在导致合金拉伸强度和屈服强度下降，尤其使缺口持久寿命和疲劳性能明显恶化。但是，目前尚无任何评价增材制造用金属粉末空心粉的方法和标准。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的增材制造金属粉末空心粉评价方法。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种增材制造金属粉末空心粉评价方法，包含以下步骤：

1)将树脂和固化剂按重量比5：1混合成环氧树脂混合液，搅拌均匀，并加热至微热；

2)取增材制造金属粉末，与环氧树脂混合液的体积比为1：3，并加入环氧树脂混合液中，搅拌均匀，将其放入在真空干燥箱内抽真空排气后静置；

3)待环氧树脂混合液中的环氧树脂硬化后，硬化的过程为约8小时，硬化后为透明色，研磨抛光成镜面，得到一些金属粉末沉积在底层，金属粉末的粒度为15-53um，53-105um，100-300um；

4)在扫描电镜下观察金属粉末中空心粉的数量，空心粉为含有闭合的、充满惰性气体的空洞的金属粉末；

5)对空心粉的数量进行记录，空心粉的数量为占金属粉末的数量比例，并且为了方便观察空心粉的形态，对扫面电镜得到的图片进行处理，扫面电镜图片为灰度图片；

详细地，从一组扫面电镜图片P中提取图片细节组合细节图片组合为图片细节的有序组合，为空心粉在一组扫描电镜图片P上的细节提取，一组扫描电镜图片P的数量为m，其中i＝1，2…,m，m为图片细节分解的上限，为扫描电镜图片P的值，图片细节组合提取的过程如下：

假设每一个扫面电镜图片的像素为a×b，表示有a×b个像素，a、b都为正整数，每个像素的坐标表示为(x_j,y_k)，正整数i、j分别为在横坐标与纵坐标上的像素的标号，并且x_j、y_k分别小于a、b，将像素的坐标分解，投射到m阶张量上以得到提取图片细节组合，m阶张量包含m个模态，模态为空心粉在每一个扫面电镜的图片的像素表示，通过模态展开矩阵，矩阵大小为a×b，将空心粉在每一个扫面电镜的图片的像素的坐标标注在矩阵中，m阶张量的图形表示为包含m维的平面，每一维平面上包含空心粉在每一个扫面电镜的图片的像素的坐标点集合，接着，将m阶张量展开为三层奇异值树，循环展开计算矩阵的奇异值，第一层奇异值树的值为1，第二层奇异值树的值为m个矩阵的奇异值，为像素的分布，包含m个值，第三层奇异值树的值为对空心粉在每一个扫面电镜的图片的像素的坐标的坐标值展开，按横坐标与纵坐标展开，展开为横坐标矩阵与纵坐标矩阵，分别计算横坐标矩阵与纵坐标矩阵的奇异值，包含m*2个值，变为三层奇异值树；图片背景集合为每一个扫面电镜图片的像素坐标集合映射到另一个m阶张量后减去图片细节组合后得到的值；

对图片细节组合采用滤波方法进行噪声去除，得到新的图片细节组合滤波方法过程如下：

对m阶张量中所有包含的坐标进行提取，提取其代表像素的灰度值c，以m阶张量中包含的坐标建立计算窗口，计算窗口为w*w大小的正方形，w为奇整数，为小于a、b中的最小值的144分之一的最大奇整数，如果其结果为0则w取3，以每一个m阶张量中包含的坐标为中心的正方形中，对其中被包含在内的m阶张量中的所有坐标点的灰度值提取，去除其中的最大值与最小值，如果其余所有值都相等，则w加上2，重复以上过程，直到正方形中包含除去最大灰度值与最小灰度值以外的灰度值，求取以m阶张量中包含的坐标为中心的正方形中所有坐标点代表的灰度值的中值，如果满足代替条件，则将坐标点的灰度值以中值代替；

代替条件为，设置门限值向量，门限值向量为三层奇异值树的第二层值，矩阵的坐标的门限值为模态的矩阵对应的三层奇异值树的第二层值的奇异值，比较坐标点的灰度值c与门限值，若大于，则代替条件满足；

将新的图片细节组合依次与图片背景集合相加，得到处理后的图片集合。