[发明专利]一种钛合金表面涂层服役情况的图形化处理分析方法及其应用

说明书

本发明属于合金材料检测方法领域，尤其涉及一种图形化处理分析钛合金表面涂层服役情况的方法及其应用。本发明方法通过测算未失效防护涂层的灰度值和完全失效防护涂层的灰度值，划定失效和未失效的灰度参数标准，并基于该标准测定钛合金表面防护涂层失效比例与时间的关系，构建钛合金表面防护涂层的老化模型。该方法能够有效用于钛合金表面防护涂层老化模型的建立，或用于钛合金表面防护涂层老化程度的测算，或用于钛合金表面防护涂层老化趋势的预判。本发明方法成本低廉，效率高，能够快速构建防护涂层的老化模型并用于实际维护，或探究新品种防护涂层的老化趋势等，具有较高的精确性，并在实际使用过程中无需对工件进行拆卸或破坏，具有实时性。

技术领域

本发明涉及合金材料检测的技术领域，更具体地，涉及一种钛合金表面涂层服役情况的图形化处理分析方法及其应用。

背景技术

材料的高温氧化总是伴随着表面的变化。由于暴露环境中的热力学不稳定性而导致的结构和组成的变化在材料服役的过程中非常普遍。如TiAl合金具有密度低、比强度高、高温抗蠕变性能好等优点，在航空航天、汽车、化工、医疗等领域获得了广泛的应用，但是当温度高于750℃时，TiAl合金在表面会形成TiO2和Al2O3组成的混合氧化膜。这种氧化膜结构疏松，无法起到保护作用，加速了TiAl合金的失效。而制备防护涂层是提高TiAl合金抗高温氧化能力的有效方法之一。防护涂层种类繁多，诸如金属涂层、搪瓷涂层、玻璃涂层、陶瓷涂层、扩散涂层等都能有效阻止氧气沿基体方向的扩散，但是涂层与基体的热膨胀系数之差、由于互扩散在界面析出的硬脆相、柯肯达尔孔洞等问题制约了这些涂层的应用。防护涂层失效的情况有很多，例如开裂、剥落等，但是这些情况往往都伴随着O的向内扩散和Ti的向外扩散，即存在O和Ti的接触通道。

过去几十年，人们开发了许多的方法以记录这些变化，例如质量增减、超声波检查、声发射检验、X射线衍射、X射线透射技术以及电化学方法。但是，上述的检测方法均具有一定的破坏性，需对材料以及其表面防护涂层进行一定程度的破坏以实现。而对于该问题，本领域研究人员视图开发一种低破坏性的检测方法。中国专利CN200410057522.1公开了一种用于分析暴露测试中涂层的方法，其虽然能对合金表面防护涂层进行无损检测，但均存在过程繁琐，不具备普遍适用性的问题，且上述方法均需要配备专业性的仪器和设备并需要专业性人员进行操作测试，繁琐复杂，测试过程仍需要进行拆卸等，无法适用于实际使用中的合金工件表面防护涂层的检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钛合金表面涂层服役情况的图形化处理分析方法及其应用，检测过程简单、无需专业性人员进行操作测试、具备适用性且适用于实际使用中的合金工件表面防护涂层的检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种钛合金表面涂层服役情况的图形化处理分析方法，包括以下步骤：

S10. 分别对钛合金表面未失效的防护涂层、裸钛合金失效区域进行光学照片采样，利用数字化图形处理软件对光学照片进行处理，得到各像素点的RGB值，调用函数实现RGB值的灰度化，分别记录得到未失效的防护涂层灰度值域为[a,b]，得到裸钛合金失效区域灰度值域为[c,d]；

S20. 以具备新制备防护涂层的钛合金为试样进行热处理，每隔一段时间将试样冷却并进行光学照片采样，采样结束后继续进行热处理，以此进行热处理-采样循环，并利用数字画图形处理软件对采样的光学照片进行处理并转化为灰度值，绘制像素点数量-灰度值的曲线图，根据不同采样时间绘制的曲线图以及步骤S10所得的灰度值域[a,b]和[c,d]判断各时间段高温氧化后钛合金表面防护涂层的服役情况。