[发明专利]一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法

摘要

本发明公开了一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法。钛合金切削试样经线切割、镶嵌制作成测试试块，试块经磨抛、腐蚀获得被测表面，利用扫描电子显微镜对被测表面进行扫描得电镜图像，把电镜图像经灰度化处理转换为灰度图像，对电镜图像进行修剪获得有效电镜图像，按照灰度等级将有效电镜图像分为α相区和β相区，对有效电镜图像进行二值化处理。并沿切削深度方向离散分层，统计每个分层图像中α相像素和β相像素的数目，α相像素和β相像素的数目占每个分层图像总像素数目的百分比即为α相和β相在分层图像中的体积分数，随后根据每个分层图像中α相和β相的体积分数获得切削加工试样侧剖面金相体积分数梯度分布特征。

主权项

1.一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)把钛合金材料的已切削加工表面经线切割制作成长度、宽度和高度为10mm，5mm和5mm的长方体试样，把试样的侧剖面作为检测面镶嵌制作试块；(2)采用2000目砂纸对试块测试表面进行研磨、抛光处理，在室温条件下放入腐蚀液中持续10秒后取出试样；(3)利用扫描电子显微镜对试块测试表面进行扫描得到同时包含α相和β相的电镜图像；(4)在图像处理软件中，电镜图像经灰度化处理转换到具有256个级别(即0～255)的量化灰度图像，灰度等级255在电镜图像中显示为纯白色，灰度等级0在电镜图像中显示为纯黑色；(5)对电镜图像进行修剪，通过识别有效电镜图像区剪除初始图像中非微观组织成分的信息，包括电镜图像的标题栏和非钛合金材料部分；(6)按照灰度等级将有效电镜图像分为α相区和β相区，把灰度等级在0到127之间的图像区判定为α相区，灰度等级在128到255之间的图像区判定为β相区；(7)对灰度图像进行二值化处理，设定灰度等级阈值把图像数据分割成两部分，对于大于或等于阈值128的像素灰度值归一化为“1”，小于阈值128的像素灰度值则归一化为“0”，经图像二值化处理，扫描电镜图像转换成由纯白色和纯黑色组成的图像；(8)对二值化图像沿切削加工深度方向离散分层，层数为N，统计每个分层图像中α相像素的数目Iα和β相像素的数目Iβ；(9)计算分层图像中α相像素和β相像素的数目占分层图像总像素数目的百分比；(10)分层图像中α相像素和β相像素的数目占分层图像总像素数目的百分比为每个分层图像中α相和β相的体积分数；(11)根据每个分层图像中α相和β相的体积分数获得切削加工试样侧剖面金相体积分数梯度分布特征；(12)结合不同切削工艺参数条件下金相体积分数梯度分布特征，可直接用于实现钛合金因切削加工所引起的加工表面金相组织结构的改变及其对材料性能影响规律的定量化评价，反馈制定合理的钛合金切削加工工艺参数。