[发明专利]一种基于原位采集信息调控热处理的方法及应用

说明书

本发明涉及一种基于原位采集信息调控热处理的方法及应用。在受测件进行热处理时原位采集信息和/或数据，比对热处理信息数据库中相应信息或数据，检测或表征受测件的热处理程度或状态，进而优化材料的热处理工艺和/或调控受测件的热处理。所述热处理包含但不局限于均匀化、固溶、时效、回复再结晶退火；所述原位采集是实时采集受测件在实际热处理环境中的信息或数据；所述热处理信息数据库中包括但不限于材料、热处理工艺、热处理过程的相关信息及数据，可以通过后续检测及自学习不断完善和优化。本发明可以在线实现受测件的无损检测、热处理参数的实时优化和灵敏调控，进而使受测件达到设定热处理目标和/或组织性能。

技术领域

本发明涉及一种基于原位采集信息调控热处理的方法及应用，属于材料热加工领域，具体属于材料热处理在线检测及控制领域。

背景技术

材料或工件通过热处理形成预期组织结构，进而满足设定性能要求。加热温度、保温时间、变温速率等热处理工艺参数对材料组织性能的影响较大，生产中一般通过这些工艺参数的优化及调控使工件热处理后获得需要的组织性能。传统做法是在生产前进行不同温度、不同保温时间、不同变温速率的热处理，然后在室温进行性能检测和微观组织观察，如果组织性能没有达到目标要求，还须反复调整工艺参数并再次进行热处理，通过不断优化工艺参数逼近热处理的目标要求，不能直接在热处理过程中检测热处理程度或状态并控制热处理过程。

目前与热处理有关的检测方法均存在非原位、不连续、不准确、过程复杂、实验量大、成本过高等问题。专利CN 109536859A公开了一种检测7075铝合金固溶淬火效果的方法，利用检测不同固溶温度和保温时间试样的电导率变化确定热处理时间，所测电导率为淬火后电导率，并非热处理过程中的原位测量，需要后续进行多组实验才能获得电导率与加热温度、保温时间曲线，实验步骤较复杂。论文《一种铝合金圆铸锭均匀化效果快速检测方法研究》中使用室温电导率仪及硬度计检测了6A01、6005A、7B05等合金多个炉次铸锭均匀化后的电导率及硬度值，并用金相显微镜及扫描电镜观察组织来进行相关验证，但其检测过程非原位、不连续。专利CN108193101A中利用显微硬度确定了4种Al-Mg-Cu系合金的最佳时效热处理工艺，其样品选取时间间隔大，最终确定的峰时效时间不精确，测量硬度数据波动大且易受偶发因素影响。论文《Coarsening resistance at 400℃ ofprecipitation-strengthened Al-Zr-Sc-Er alloys》中利用硬度和室温电导率确定了Al-Zr-Sc(-Er)合金的最佳时效时间，但所测性能均为室温性能，且测试结果易受取样因素影响，性能曲线中出现离散点偏离甚至违背整体规律，该方法所需实验量大，非在线测试。专利CN 103175831 B中提出了一种适于变形铝合金材料再结晶组织比例分析评价的方法，可以区分再结晶组织与变形组织，进而分辨及统计材料的再结晶状况，但是该方法不适用于难腐蚀或过于易腐蚀的材料，适用的材料范围受限。

对于材料热处理信息的采集和储存，目前大多基于热处理后的组织和性能检测，对信息和数据的管理及应用体系并不完善。专利CN 105975727 A《材料数据的处理、生成、应用方法及终端、运处理平台》中提出了一种材料数据云处理平台，目标在于解决材料基因工程技术中材料试验和仿真计算脱节的实验问题，但其数据产生与材料制备过程并非同时进行，无法应用于材料的生产工艺控制；专利CN 106447229 A《一种材料信息学中的材料数据管理系统及方法》中公开了一种信息学研究框架，能够对材料数据进行增、删、改、查操作，但未对所存信息进行系统分析，未涉及生产过程在线反馈应用；专利CN 110298289 A《材料识别方法、装置、存储介质和电子设备》中公开了一种基于超声波信号确定目标物体的材料信息的设备，可用于材料识别，但是超声波信号容易受到干扰，并有可能对受测件产生破坏，应用范围受到限制。

本发明可在对工件进行热处理的同时，实现高温、连续的原位信息采集，同时可借助材料热处理数据库资源和自学习功能，对采集的信息进行即时处理和分析、存储，进而在线检测受测件的热处理程度或状态、优化材料的热处理工艺，实现受测件热处理的在线调控。

发明内容