CN111307801A - 一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，依次执行下列步骤：获取金相图像：采用机械磨抛的方式制备铸造铍铝金相样，获得抛光面，并清洗；图像处理‑二值分割：使用二值分割法处理所述抛光面的金相图像，目的是强化图像中铍相和铝相的色差，并消除铝相中的噪点，并将处理后的金相图像保存，为后续处理做准备；二次处理‑多相分割：将前述处理后的金相图像，使用多相分割对图像进行分割；截点法测量：对处理后的图像进行截距法测量，可消除对原图像70％‑90％的误识别，获得铍相铝相的平均截距。上述方法有效消除铸造铍铝中铝相的噪点，增加对各相识别的准确度，获得准确的铍相铝相的平均截距。
Description
技术领域
本发明属于金相检测技术领域，具体涉及一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法。
背景技术
铍铝合金具有质量轻，比刚度高，比强度高，热稳定性好等性能，在航空航天工业领域中有广泛的应用前景，目前铍铝合金的制备工艺主要为精密铸造和粉末冶金。
在铸造铍铝中，铍铝两相基本不互溶，形成的组织为间隔分布的连续/半连续的铝相和铍相，在金相显微镜下，能观察到白色铝相和黑色铍相，由于相的形态介于晶粒和连续相之间，其组织尺寸的难以测量，无法评价组织特征，不能对生产工艺提供有效支撑。查阅资料，目前未见公开的铸造铍铝金相组织测量方法。按照国标两相面积百分法测量铸造铍铝合金金相组织，仅能够测量铝相和铍相的面积比，不能测量组织的大小及均匀性；按照GB/T6294的截点法，由于铸造铍铝合金铝相中的噪点误识别非常严重，无法确认晶粒，该方法不能适用。
发明内容
针对现有铸造铍铝金相组织测量方法的不足之处，提供一种新的铸造铍铝金相组织平均截距的测量技术来解决以上问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其包括：
步骤S1，获取金相图像：采用机械磨抛的方式制备铸造铍铝金相样，获得抛光面，并清洗彻底。
步骤S2，图像处理-二值分割：使用两相分割法处理所述抛光面的金相图像，目的是强化铍相和铝相的色差，并消除铝相中的噪点，并将处理后的金相图像保存，为后续处理做准备。
步骤S3，二次处理-多相分割：将前述处理后的金相图像，使用多相分割对图像进行分割，便于识别铍相铝相。
步骤S4，截点法测量：对步骤S3处理后的图像进行截距法测量，可消除对原图像70-90％的误识别，获得铍相铝相的平均截距。
优选的是，步骤S1中，采用腐蚀显示方法替换机械磨抛方式获取金相图像。该腐蚀显示方法包括：步骤S11：将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，再采用抛光液抛光；步骤S12：配置腐蚀剂，并将腐蚀剂冷却至室温；步骤S13：将铸造铍铝试样抛光面，浸入腐蚀剂中，边晃动边腐蚀6-10秒，然后取出试样，并用清水冲洗残酸；步骤S14：使用金相显微镜，明场、白光，放大倍率200-500倍，观察铸造铍铝的金相结构。
优选的是，步骤S11中机械研磨时依次采用180目、400目、800目的砂纸将所述铸造铍铝试样粗磨平整。
在上述任一方案中优选的是，步骤S11中粗磨平整后的铸造铍铝试样使用9um/3um金刚石抛光液进行粗抛光；然后使用二氧化硅胶状悬浊液进行精抛光。
优选的是，步骤S13中用清水冲洗残酸后，再试样放入酒精中超声清洗3-5分钟，然后取出吹干，备用。
优选的是，所述腐蚀剂配比为，硫酸：硝酸：盐酸＝1.2:1:1，且硫酸、硝酸及盐酸混合后的混合物中，每100mL添加4滴氢氟酸。
优选的是，步骤S13中室温下浸润腐蚀6-10秒。
优选的是，步骤S3中关键之一是提高分割的相差值，本次分割的相差值为20-32，从而增加分割准确度；关键之二是对分割后的相进行边界线化，增加各相识别的准确度。
优选的是，步骤S2中所述图像处理-两相分割目的是强化铍相铝相的色差，并消除铝相中的噪点，在此环节，调节通道亮度，色阶下限0-30、上限90-130，既消除噪点，又分割并强化铍相与铝相的色差。
优选的是，步骤S3中所述二次处理-多相分割，将前述处理后的图像使用多相分割，便于识别铍相铝相。
本发明所述铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，大部分误识别被图像处理消除，获得准确的铍相铝相的平均截距。
本发明所产生的有益效果是：由于铸造铍铝暂无专用的金相组织平均截距的测量方法，而GB/T6394截点法无法适用与铸造铍铝平均截距的测量，因此无法对其金相组织进行有效的观察分析。本发明采用的图像处理与二次处理，操作简单，符合国标要求。采用本发明所述铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法有效消除铸造铍铝中铝相的噪点，增加对各相识别的准确度，获得准确的铍相铝相的平均截距。
步骤S1中采用腐蚀显示方法后能够克服常规金相观察不到铝相细节及添加元素组织的缺陷；采用的腐蚀剂和腐蚀方法，工艺简单、成本低廉，能清晰的显示铸造铍铝的铝相组织细节和添加元素组织，铝晶粒完整、晶界清晰，银锗组织特征明显、细节清晰。
附图说明
图1为现有技术中采用GB/T6394的平均截距法的测量原理图；
图2为本发明所述铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法的一优选实施例的二值分割处理后的金相图；
图3为图2所示实施例中多相分割处理后的金相图；
图4为图2、图3所示实施例的铸造铍铝金相组织平均截距的测量示意图；
图5、图6为现有技术中铝相中晶粒细节的金相图；
图7为实施例3.1中铸造铍铝金相组织的腐蚀显示方法的铝相中晶粒细节(银富集组织为点状突起)；
图8为实施例3.1中锗富集组织相图(图中银富集组织为点状突起)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
实施例1.1一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，包括：
a.将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，依次采用180目、400目、800目的砂纸粗磨平整；然后使用9um/3um金刚石抛光液进行粗抛光；最后使用1um二氧化硅胶状悬浊液进行精抛光。
b.使用二值分割法处理金相图像，调节通道亮度，色阶下限0-30、上限90-130，既消除噪点，又分割并强化铍相与铝相的色差，并将处理后的图像保存。
c.调出前述处理后的图像，采用多相分割，使用24的相差值对图像进行分割；之后进行边界线化。
d.在图像上均匀截取五个矩形区域，使用截点法进行测量，在自动生成的测量线上检查，必要时手工消除个别误识别，获得平均截距数值。
实施例1.2一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a.将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，依次采用180目、320目、800目的砂纸粗磨平整。
实施例1.3一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a.将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，依次采用180目、320目、1000目的砂纸粗磨平整。
实施例1.4一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a.将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，依次采用180目、400目、1000目的砂纸粗磨平整。
实施例1.5一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤c中使用20的相差值对图像进行分割。
实施例1.6一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤c使用22的相差值对图像进行分割。
实施例1.7一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤c使用25的相差值对图像进行分割。
实施例1.8一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤c使用26的相差值对图像进行分割。
实施例1.9一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤c使用32的相差值对图像进行分割。
实施例2.1一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a中粗抛光使用15um/6um氧化铝抛光液与9um/3um金刚石抛光液搭配进行。
实施例2.2一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a中粗抛光采用15um/6um氧化铝抛光液。
实施例2.3一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a中粗抛光使用6um/3um金刚石抛光液。
实施例2.4一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a中粗抛光使用15um/3um氧化铝抛光液。
实施例2.5一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，同实施例1.1，不同之处在于，步骤a中粗抛光使用15um/9um金刚石抛光液。
实施例3.1一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，包括：
a1.将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，依次采用180目、400目、800目的砂纸粗磨平整；然后使用9um/3um金刚石抛光液进行粗抛光；最后使用二氧化硅胶状悬浊液进行精抛光。
a2.配制腐蚀剂：将腐蚀剂冷却到室温，将铸造铍铝试样抛光面浸入腐蚀剂中，边晃动边腐蚀6-10秒，然后取出铸造铍铝试样，并用清水冲洗，后将铸造铍铝试样放入酒精中超声清洗3-5分钟，再将铸造铍铝试样取出吹干。
b.使用二值分割法处理金相图像，调节通道亮度，色阶下限0-30、上限90-130，既消除噪点，又分割并强化铍相与铝相的色差，并将处理后的图像保存。
c.调出前述处理后的图像，采用多相分割，使用24的相差值对图像进行分割；之后进行边界线化。
d.在图像上均匀截取五个矩形区域，使用截点法进行测量，在自动生成的测量线上检查，必要时手工消除个别误识别，获得平均截距数值。
本实施例中所述的腐蚀剂为硫酸、硝酸、盐酸，配比为1.2:1:1；上述硫酸、硝酸、盐酸混合后，按照每100mL混合液中再添加氢氟酸4滴的比例添加氢氟酸。
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。
后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于依次执行下列步骤：
步骤S1，获取金相图像；
步骤S2，图像处理-二值分割：使用二值分割法处理所述抛光面的金相图像，并将处理后的金相图像保存；
步骤S3，二次处理-多相分割：将前述处理后的金相图像，使用多相分割对图像进行分割；
步骤S4，截点法测量：对步骤S3处理后的图像进行截距法测量，获得铍相铝相的平均截距。
2.如权利要求1所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：步骤S3中分割的相差值为20-32。
3.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：对步骤S3中分割后的相进行边界线化。
4.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：步骤S2中所述图像处理-二值分割强化铍相铝相的色差，并消除铝相中的噪点，在此环节，调节通道亮度，色阶下限0-30、上限90-130。
5.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：步骤S3中所述二次处理-多相分割，将前述处理后的图像使用多相分割。
6.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：所述步骤S1采用机械磨抛的方式制备铸造铍铝金相样，获得抛光面，并清洗；所述机械研磨，依次采用180目、400目或320目、800目或1000目的砂纸粗磨平整；然后使用9um/3um金刚石抛光液进行粗抛光；最后使用1um二氧化硅胶状悬浊液进行精抛光。
7.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：步骤S4中在图像上均匀截取五个矩形区域，使用截点法进行测量，在自动生成的测量线上检查，获得平均截距数值。
8.如权利要求1或2所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：采用腐蚀显示方法获取铸造铍铝金相样。
9.如权利要求8所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：所述腐蚀显示方法包括：
步骤S11：将铸造铍铝试样在自动磨抛机上进行机械研磨，再采用抛光液抛光；
步骤S12：配置腐蚀剂，并将腐蚀剂冷却至室温；
步骤S13：将铸造铍铝试样抛光面，浸入腐蚀剂中，边晃动边腐蚀6-10秒，然后取出试样，并用清水冲洗残酸；
步骤S14：使用金相显微镜，明场、白光，放大倍率200-500倍。
10.如权利要求9所述的铸造铍铝金相组织平均截距的测量方法，其特征在于：所述腐蚀剂配比为，硫酸：硝酸：盐酸＝1.2:1:1，且硫酸、硝酸及盐酸混合后的混合物中，每100mL添加4滴氢氟酸。
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