CN112129676A - 孔隙率试块的制作方法及孔隙率快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种孔隙率试块的制作方法和孔隙率快速检测方法，通过对灰度值接近的孔隙率试块、性能测试试样分别进行孔隙率统计和性能测试，可以获得不同的孔隙率试块的灰度值和与该孔隙率相关联的性能参数，建立灰度值、孔隙率与性能参数的关联数据库，从而只需要根据灰度值即可快速判断待检测件的孔隙率、性能参数，不需要对每个待检测件进行孔隙率计算和性能测试，大大提高了检测效率，缩短了研发进度。

Description

孔隙率试块的制作方法及孔隙率快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种孔隙率试块的制作方法。

本发明还涉及一种孔隙率快速检测方法。

背景技术

金属零件的激光增材制造技术(俗称3D打印技术)是从20世纪80年代发展起来的一项先进制造技术，其基本原理是根据零件的三维数字化模型进行切片分层处理，采用数控工作台按照软件设定的路径进行扫描，通过激光熔化金属粉末层层叠加获得近净成形零件。但由于加工技术的局限性，某些缺陷的产生和扩展是无法避免的。常见的缺陷形式包括气孔、未熔合、球化、变形、开裂等。其中，气孔的形成取决于粉末材料的特性(主要是指粉末的松装密度)，形成的气孔形貌呈球形，在成形件内部的分布具有随机性，在成形件内部都有分布并且大多分布在晶粒内部；而由熔合不良而导致的孔洞多呈带状分布在层间或道间的搭接处。气孔和孔洞的产生不可避免，却会对制件的性能产生巨大的影响。如何表征出这些缺陷，并定量分析出这些缺陷对力学性能的影响是一个迫切需要解决的技术难题。

工业CT检测技术能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检物体的内部结构、组成、材质和缺陷状况，是一种绝佳的无损检测和无损评估技术。对于增材制造构件，目前推荐使用的缺陷检测手段还是CT检测技术。但由于CT检测是通过逐层扫描的手段获得制件的多个二维截面图像，效率极低，成本较高，尤其在增材制造技术的研发阶段，所有零部件不区别于重要性和试验目的，均采用CT检测是一种巨大的资源浪费。

如何在无损伤条件下，对试验件进行快速检测，获得孔隙率和相关的力学性能，是在增材制造技术的研发阶段，急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔隙率试块的制作方法及孔隙率快速检测方法，以达到在无损伤条件下，对试验件进行快速检测，获得孔隙率和相关的力学性能的目的。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

本发明提供一种孔隙率试块的制作方法，包括以下步骤：

S1、按照试验要求，制作试验件和与所述试验件制作工艺相同的随炉件；

S2、对所述试验件、随炉件进行扫描，获得所述试验件、随炉件的各查扫位置点的灰度分布图，生成所述试验件、随炉件的二维平面灰度图；

S3、将所述试验件的二维平面灰度图的灰度值与无缺陷的对比试块的灰度值进行对比，与所述无缺陷试块的灰度值差异在±15以内的区域，认为是无缺陷区域；

S4、将所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域，并计算每个第一区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第一区域合并为一个第一灰度区域；

S5、计算每个所述第一灰度区域的灰度值；

S6、将所述随炉件的二维平面灰度图划分为若干第二区域，并计算每个第二区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第二区域合并为一个第二灰度区域；

S7、计算每个所述第二灰度区域的灰度值；

S8、在所述试验件对应第一灰度区域的部分切割出若干性能测试试样，在所述随炉件对应第二灰度区域的部分切割出若干孔隙率试块；

S9、若所述性能测试试样所对应的第一灰度区域与所述孔隙率试块所对应的第二灰度区域的灰度值差异在±15以内，则将该性能测试试样与该孔隙率试块匹配为一组；

S10、对所述孔隙率试块进行孔隙率统计，对所述性能测试试样进行性能测试，同一组的所述性能测试试样所获得的性能参数与所述孔隙率试块所获得的孔隙率相匹配。

在本技术方案中，通过上述制造方法可以获得不同的孔隙率的孔隙率试块的灰度值和与该孔隙率相关联的性能参数，建立灰度值、孔隙率与性能参数的关联数据库，只需要根据灰度值即可快速判断待检测件的孔隙率、性能参数，不需要对每个待检测件进行孔隙率计算和性能测试，大大提高了检测效率，缩短了研发进度。

优选地，步骤S3中的对比试块的制作过程，包括以下步骤：

S31、使用与所述试验件、随炉件的相同的制作工艺制作对比件；

S32、将所述对比件进行CT检测，将所述对比件的无缺陷的区域切割出，切割出的部分作为对比试块。

在本技术方案中，通过上述步骤，可以制作出工艺条件相同的无缺陷的对比试块，试验件、对比试块的灰度值进行对比，可以筛选出试验件的无缺陷区域。

优选地，对于步骤S4中的将所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域，包括以下步骤：

S41、对所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分进行预划分，划分为若干第一预备区域；

S42、通过灰度概率密度函数，获得每个所述第一预备区域的灰度概率曲线；

S43、计算所述第一预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S44；若否，则执行步骤S45；

S44、认为该第一预备区域的均匀性达标，将该第一预备区域定义为一个第一区域；

S45、认为该第一预备区域的均匀性不达标，将该第一预备区域再次划分，将再次划分后的区域重新定义为一个第一预备区域，并执行步骤S42。

在本技术方案中，通过上述方式，可保证划分后的第一区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

优选地，对于步骤S6中的将所述随炉件的二维平面灰度图划分为若干第二区域，包括以下步骤：

S61、对所述随炉件的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第二预备区域；

S62、通过灰度概率密度函数，获得每个第二预备区域的灰度概率曲线；

S63、计算所述第二预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S64；若否，则执行步骤S65；

S64、认为该第二预备区域的均匀性达标，将该第二预备区域定义为一个第二区域；

S65、认为该第二预备区域的均匀性不达标，将该第二预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第二预备区域，并执行步骤S62。

在本技术方案中，通过上述方式，可保证划分后的第二区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

优选地，对于步骤S10中的对所述孔隙率试块进行孔隙率统计，包括以下步骤：

S101、对所述孔隙率试块进行扫描，获得所述孔隙率试块的不同方向的断层图像及三维图像，获得所述孔隙率试块的重建后图像；

S102、对所述重建后图像进行灰度分析，采用自适应阈值法通过图像灰度进行阈值分割，灰度小于阈值的区域为孔隙区域，对所述孔隙区域进行统计，获得所述孔隙率试块的孔隙率。

在本技术方案中，先通过扫描工件获得孔隙率试块的断层扫描信息，然后通过图像重建算法重建出断层图像，可以实现孔隙率试块的断面分析、内部结构分析、尺寸测量和无损检测等。

优选地，步骤S101中对所述孔隙率试块进行扫描采用CT检测技术。

在本技术方案中，通过CT查扫体积较小的孔隙率试块获得孔隙率试块的内部的缺陷信息，可以大大提高标定的效率和精确度。

优选地，步骤S1中的所述试验件、随炉件通过增材制造工艺制作。

在本技术方案中，增材制造工艺制得的试验件，可通过该孔隙率试块的制作方法进行孔隙率和性能参数的标定。

优选地，所述试验件、随炉件的预设的孔隙率通过改变增材制造工艺的线距进行调节。

在本技术方案中，通过改变增材制造工艺的线距，可保证制造完成的试验件、随炉件的孔隙率在预设的范围以内。

本发明还提供一种孔隙率快速检测方法，用于检测待检测块的孔隙率，所述检测方法包括以下步骤：

S10、对所述待检测块进行扫描，获得所述待检测块的各查扫位置点的灰度分布图，并组合为所述待检测块的二维平面灰度图；

S20、将所述待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，并计算每个第三区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的区域合并为一个第三灰度区域；

S30、计算每个所述第三灰度区域的灰度值；

S40、将每个所述第三灰度区域的灰度值与使用上述孔隙率试块的制作方法制作的孔隙率试块的灰度值进行比对；

S50、灰度值差异在±15以内的所述第三灰度区域、孔隙率试块匹配为一组，同一组的所述第三灰度区域的孔隙率等于该孔隙率试块的孔隙率，同一组的所述第三灰度区域的性能参数等于该孔隙率试块的性能参数。

在本技术方案中，通过上述方式，只需要对比待检测块与孔隙率试块的灰度值的差异，灰度值差异在±15以内的第三灰度区域、孔隙率试块，则可以认为孔隙率、性能参数相同，不需要每次试验时，都需要对待检测块进行孔隙率和性能参数的测试，提高了材料研发的速度。

优选地，步骤S20中的将所述待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，包括以下步骤：

S201、对所述待检测块所获得的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第三预备区域；

S202、通过灰度概率密度函数，获得每个第三预备区域的灰度概率曲线；

S203、计算所述第三预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S204；若否，则执行步骤S205；

S204、认为该第三预备区域的均匀性达标，将该第三预备区域定义为一个第三区域；

S205、认为该第三预备区域的均匀性不达标，将该第三预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第三预备区域，并执行步骤S202。

在本技术方案中，通过上述方式，可保证划分后的第三区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

上述孔隙率试块的制作方法和孔隙率快速检测方法，可以获得不同的孔隙率的孔隙率试块的灰度值和与该孔隙率相关联的性能参数，建立灰度值、孔隙率与性能参数的关联数据库，只需要根据灰度值即可快速判断待检测件的孔隙率、性能参数，不需要对每个待检测件进行孔隙率计算和性能测试，大大提高了检测效率，缩短了研发进度。

附图说明

图1为本发明孔隙率试块的制作方法的步骤示意图。

图2为图1所示的孔隙率试块的制作方法的步骤S8的示意图。

图3为图1所示的孔隙率试块的制作方法的步骤S9的示意图。

图4为图1所示的孔隙率试块的制作方法的步骤S4中将试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域的步骤示意图。

图5为图4所示的将试验件的二维平面灰度图划分为若干第一区域的步骤S42中的灰度概率曲线的示意图。

图6为图1所示的孔隙率试块的制作方法的步骤S6中将随炉件的二维平面灰度图划分为若干第二区域的步骤示意图。

图7为图1所示的孔隙率试块的制作方法的步骤S101中孔隙率试块的重建后图像的示意图。

图8为本发明孔隙率快速检测方法的步骤示意图。

图9为图8所示的孔隙率快速检测方法的步骤S20中的将待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域的步骤示意图。

附图标记说明

试验件1，随炉件2，性能测试试样3，孔隙率试块4。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

本发明的孔隙率试块的制作方法的一实施例如图1所示。该孔隙率试块的制作方法，包括以下步骤：

S1、按照试验要求，制作试验件1和与试验件1制作工艺相同的随炉件2。

其中，试验件1按照相应的性能测试的标准设计，该试验件1的尺寸需保证能满足后续的性能测试试样3的切割需求，该随炉件2的尺寸按照孔隙率试块4的尺寸需求确定，该随炉件2的尺寸需保证能满足后续的孔隙率试块4的切割需求。另外，试验件1、随炉件2的尺寸还需要满足超声显微镜检测要求；而孔隙率试块4的结构和大小还需根据三维CT系统的转台、探测器的功率等大小进行设计，需保证三维CT系统能方便、精确地获得孔隙率试块的射线投影图像。

除考虑试验件1、随炉件2的尺寸以外，还需要考虑预设的孔隙率。不同的孔隙率通过改变工艺参数来实现。如在使用采用增材制造工艺，即激光快速成形工艺，打印出Ti-6Al-4V钛合金平板时，可通过改变线距来获得不同孔隙率的试验件1和随炉件2。例如，将线距分别设定为0.11mm、0.12mm、0.14mm、0.15mm、0.18mm或0.25mm，即可得到六组不同孔隙率的试验件1和随炉件2。

S2、采用超声显微镜对试验件、随炉件进行扫描，获得试验件、随炉件的各查扫位置点的灰度分布图，生成试验件、随炉件的二维平面灰度图。超声显微镜这种高分辨力的检测手段，可以很好地区分出试验件、随炉件中的孔隙含量的极差，避免常规超声检测对孔隙缺陷的漏检。

S3、将试验件1的二维平面灰度图的灰度值与无缺陷的对比试块的灰度值进行对比，与无缺陷试块的灰度值差异在±15以内的区域，认为是无缺陷区域。

其中，对比试块的制作过程，包括以下步骤：

S31、使用与试验件1、随炉件2的相同的制作工艺制作对比件。

S32、将对比件进行CT检测，将对比件的无缺陷的区域切割出，切割出的部分作为对比试块。CT检测，简称CT技术，该技术先通过扫描工件获得对比件的断层扫描信息，然后通过图像重建算法重建出断层图像，可以实现对比件的断面分析、内部结构分析、尺寸测量、无损检测等。

将无缺陷的对比试块的灰度值与试验件的灰度值进行对比，可以筛选出试验件的无缺陷区域。

S4、将试验件1的二维平面灰度图划分为若干第一区域，并计算每个第一区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第一区域合并为一个第一灰度区域。其中，第一区域的灰度值是指第一区域的所有像素的灰度的平均值。通过对第一区域的灰度值进行处理分析，将灰度值接近的第一区域合并为一个第一灰度区域，保证了每个第一灰度区域的内部的缺陷分布均匀性，可以作为一个有效评价的单元。

S5、计算每个第一灰度区域的灰度值。其中，第一灰度区域的灰度值是指第一灰度区域的所有像素的灰度的平均值。

S6、将随炉件2的二维平面灰度图划分为若干第二区域，并计算每个第二区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第二区域合并为一个第二灰度区域。其中，第二区域的灰度值是指第二区域的所有像素的灰度的平均值。通过对第二区域的灰度值进行处理分析，将灰度值接近的第二区域合并为一个第二灰度区域，保证了每个第二灰度区域的内部的缺陷分布均匀性，可以作为一个有效评价的单元。

S7、计算每个第二灰度区域的灰度值。其中，第二灰度区域的灰度值是指第二灰度区域的所有像素的灰度的平均值。

S8、在试验件1对应第一灰度区域的部分切割出若干性能测试试样3，在随炉件2对应第二灰度区域的部分切割出若干孔隙率试块4。

如图2所示，所制造的板材的中部区域为试验件1，性能测试试样3为拉伸性能测试试样，该性能测试试样3从试验件1上切割出。而，所制造的板材的两侧区域为随炉件2，孔隙率试块4从随炉件2上切割出。

S9、若性能测试试样3所对应的第一灰度区域与孔隙率试块4所对应的第二灰度区域的灰度值差异在±15以内，则将该性能测试试样与该孔隙率试块匹配为一组。

如图3所示，性能测试试样3所对应的第一灰度区域的灰度值为155，而若干孔隙率试块4的灰度值分布于不同范围内，经对比可知，第3、5、10号孔隙率试块4的灰度值与性能测试试样3的灰度值最接近，则可将第3、5、10号孔隙率试块4与性能测试试样3匹配为一组，即将第3、5、10号孔隙率试块4与性能测试试样3的孔隙率和性能参数视为相同。

S10、对孔隙率试块4进行孔隙率统计，对性能测试试样3进行性能测试，同一组的性能测试试样3所获得的性能参数与孔隙率试块4所获得的孔隙率相匹配，即将同一组的孔隙率试块4、性能测试试样3的孔隙率和性能参数视为相同。

通过上述制造方法，可以获得不同的孔隙率的孔隙率试块4的灰度值和与该孔隙率相关联的性能参数，建立灰度值、孔隙率与性能参数的关联数据库，只需要根据灰度值即可快速判断待检测件的孔隙率、性能参数，不需要对每个待检测件进行孔隙率计算和性能测试，大大提高了检测效率，缩短了研发进度。

如图4所示，对于步骤S4中的将试验件1的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域，包括以下步骤：

S41、对试验件1的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分进行预划分，划分为若干第一预备区域；

S42、通过灰度概率密度函数，获得每个第一预备区域的灰度概率曲线；灰度概率曲线如图5所示，灰度概率曲线又称为灰度直方图，可根据灰度概率曲线的正态分布情况来判断区域的均匀性；

S43、计算第一预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S44；若否，则执行步骤S45；

S44、认为该第一预备区域的均匀性达标，将该第一预备区域定义为一个第一区域；

S45、认为该第一预备区域的均匀性不达标，将该第一预备区域再次划分，将再次划分后的区域重新定义为一个第一预备区域，并执行步骤S42。

通过上述方式，可保证划分后的第一区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

如图6所示，对于步骤S6中的将随炉件2的二维平面灰度图划分为若干第二区域，包括以下步骤：

S61、对随炉件2的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第二预备区域；

S62、通过灰度概率密度函数，获得每个第二预备区域的灰度概率曲线；

S63、计算第二预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S64；若否，则执行步骤S65；

S64、认为该第二预备区域的均匀性达标，将该第二预备区域定义为一个第二区域；

S65、认为该第二预备区域的均匀性不达标，将该第二预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第二预备区域，并执行步骤S62。

通过上述方式，可保证划分后的第二区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

对于步骤S10中的对孔隙率试块4进行孔隙率统计，包括以下步骤：

S101、对孔隙率试块4进行扫描，获得孔隙率试块4的不同方向的断层图像及三维图像，获得孔隙率试块4的重建后图像。获得的图像如图7所示；

S102、对重建后图像进行灰度分析，采用自适应阈值法通过图像灰度进行阈值分割，灰度小于阈值的区域为孔隙区域，对孔隙区域进行统计，获得孔隙率试块的孔隙率。其中，孔隙区域进行统计可通过VG Studio自带统计功能进行识别。

其中，步骤S101中对孔隙率试块4进行扫描采用CT检测技术。CT检测技术，先通过扫描工件获得孔隙率试块4的断层扫描信息，然后通过图像重建算法重建出断层图像，可以实现孔隙率试块4的断面分析、内部结构分析、尺寸测量和无损检测等。CT检测技术所测得的数据较为精确，通过CT查扫体积较小的孔隙率试块4获得孔隙率试块4的内部的缺陷信息，可以大大提高标定的效率和精确度，避免了直接对整个试验件进行检测导致的标定精度和检测效率的下降，同时直接对整个试验件进行检测也无法判断试验件的均匀性。

将上述制造方法制成的孔隙率试块4，以及灰度值、孔隙率与性能参数的关联数据库，可用于孔隙率快速检测方法。该孔隙率快速检测方法的一实施例如图8所示。该孔隙率快速检测方法用于快速检测待检测块的孔隙率，该检测方法包括以下步骤

S10、对待检测块进行扫描，获得待检测块的各查扫位置点的灰度分布图，并组合为待检测块的二维平面灰度图。

其中，对待检测块进行扫描可使用超声显微镜，超声显微镜这种高分辨力的检测手段，可以很好地区分出待检测块中的孔隙含量的极差，避免常规超声检测对孔隙缺陷的漏检。

S20、将待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，并计算每个第三区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的区域合并为一个第三灰度区域。

其中，第三区域的灰度值是指第三区域的所有像素的灰度的平均值。通过对第三区域的灰度值进行处理分析，将灰度值接近的第三区域合并为一个第三灰度区域，保证了每个第三灰度区域的内部的缺陷分布均匀性，可以作为一个有效评价的单元。

S30、计算每个第三灰度区域的灰度值。其中，第三灰度区域的灰度值是指第三灰度区域的所有像素的灰度的平均值。

S40、将每个第三灰度区域的灰度值与孔隙率试块4的灰度值进行比对。

S50、灰度值差异在±15以内的第三灰度区域、孔隙率试块4匹配为一组，同一组的第三灰度区域的孔隙率等于该孔隙率试块4的孔隙率，同一组的第三灰度区域的性能参数等于该孔隙率试块4的性能参数。

通过上述方式，只需要对比待检测块与孔隙率试块4的灰度值的差异，灰度值差异在±15以内的第三灰度区域、孔隙率试块4，则可以认为孔隙率、性能参数相同，不需要每次试验时，都需要对待检测块进行孔隙率和性能参数的测试，提高了材料研发的速度。

如图9所示，步骤S20中的将待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，包括以下步骤：

S201、对待检测块所获得的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第三预备区域；

S202、通过灰度概率密度函数，获得每个第三预备区域的灰度概率曲线；

S203、计算第三预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S204；若否，则执行步骤S205；

S204、认为该第三预备区域的均匀性达标，将该第三预备区域定义为一个第三区域；

S205、认为该第三预备区域的均匀性不达标，将该第三预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第三预备区域，并执行步骤S202。

通过上述方式，可保证划分后的第三区域的均匀性达标，可作为一个有效评价的单元。

上述孔隙率试块的制作方法和孔隙率快速检测方法中，使用随炉件中的孔隙率含量作为增材制造试验件中具有近似灰度值区域的孔隙率值，可以便捷快速地定量表征出试验件中的孔隙率含量，大大提高了检测效率。

而对于试验件的非均匀区域也可以先进行灰度值分区，再根据灰度值使用孔隙率试块进行标定，图形重构获得试验件的内部缺陷的尺寸和分布，有效避免了检测设备对试验件尺寸的限制，并大大提高了检测效率。

所获得的孔隙率试块的CT扫描数据可建立样本数据库，对于后续具有相同缺陷状态的试验件可直接调取对应图谱，避免后续的重复查扫，大大节约了检测成本。

由于超声显微镜测量的试样区域足够大，而CT检测的数据又足够精确，采用超声显微镜检测体积较大的试验件或待检测块，CT检测技术检测体积较小的孔隙率试块，CT检测技术和超声显微镜相结合的手段测量增材制造试验件的孔隙率，能较为真实地反映材料内部的孔隙率。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种孔隙率试块的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照试验要求，制作试验件和与所述试验件制作工艺相同的随炉件；

S2、对所述试验件、随炉件进行扫描，获得所述试验件、随炉件的各查扫位置点的灰度分布图，生成所述试验件、随炉件的二维平面灰度图；

S3、将所述试验件的二维平面灰度图的灰度值与无缺陷的对比试块的灰度值进行对比，与所述无缺陷试块的灰度值差异在±15以内的区域，认为是无缺陷区域；

S4、将所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域，并计算每个第一区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第一区域合并为一个第一灰度区域；

S5、计算每个所述第一灰度区域的灰度值；

S6、将所述随炉件的二维平面灰度图划分为若干第二区域，并计算每个第二区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的第二区域合并为一个第二灰度区域；

S7、计算每个所述第二灰度区域的灰度值；

S8、在所述试验件对应第一灰度区域的部分切割出若干性能测试试样，在所述随炉件对应第二灰度区域的部分切割出若干孔隙率试块；

S9、若所述性能测试试样所对应的第一灰度区域与所述孔隙率试块所对应的第二灰度区域的灰度值差异在±15以内，则将该性能测试试样与该孔隙率试块匹配为一组；

S10、对所述孔隙率试块进行孔隙率统计，对所述性能测试试样进行性能测试，同一组的所述性能测试试样所获得的性能参数与所述孔隙率试块所获得的孔隙率相匹配。

2.根据权利要求1所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于，步骤S3中的对比试块的制作过程，包括以下步骤：

S31、使用与所述试验件、随炉件的相同的制作工艺制作对比件；

S32、将所述对比件进行CT检测，将所述对比件的无缺陷的区域切割出，切割出的部分作为对比试块。

3.根据权利要求1所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于，对于步骤S4中的将所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分划分为若干第一区域，包括以下步骤：

S41、对所述试验件的二维平面灰度图除无缺陷区域以外的部分进行预划分，划分为若干第一预备区域；

S42、通过灰度概率密度函数，获得每个所述第一预备区域的灰度概率曲线；

S43、计算所述第一预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S44；若否，则执行步骤S45；

S44、认为该第一预备区域的均匀性达标，将该第一预备区域定义为一个第一区域；

S45、认为该第一预备区域的均匀性不达标，将该第一预备区域再次划分，将再次划分后的区域重新定义为一个第一预备区域，并执行步骤S42。

4.根据权利要求1所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于，对于步骤S6中的将所述随炉件的二维平面灰度图划分为若干第二区域，包括以下步骤：

S61、对所述随炉件的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第二预备区域；

S62、通过灰度概率密度函数，获得每个第二预备区域的灰度概率曲线；

S63、计算所述第二预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S64；若否，则执行步骤S65；

S64、认为该第二预备区域的均匀性达标，将该第二预备区域定义为一个第二区域；

S65、认为该第二预备区域的均匀性不达标，将该第二预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第二预备区域，并执行步骤S62。

5.根据权利要求1所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于，对于步骤S10中的对所述孔隙率试块进行孔隙率统计，包括以下步骤：

S101、对所述孔隙率试块进行扫描，获得所述孔隙率试块的不同方向的断层图像及三维图像，获得所述孔隙率试块的重建后图像；

S102、对所述重建后图像进行灰度分析，采用自适应阈值法通过图像灰度进行阈值分割，灰度小于阈值的区域为孔隙区域，对所述孔隙区域进行统计，获得所述孔隙率试块的孔隙率。

6.根据权利要求5所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于：步骤S101中对所述孔隙率试块进行扫描采用CT检测技术。

7.根据权利要求1所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于：步骤S1中的所述试验件、随炉件通过增材制造工艺制作。

8.根据权利要求7所述的孔隙率试块的制作方法，其特征在于：所述试验件、随炉件的预设的孔隙率通过改变增材制造工艺的线距进行调节。

9.一种孔隙率快速检测方法，用于检测待检测块的孔隙率，其特征在于，所述检测方法，包括以下步骤：

S10、对所述待检测块进行扫描，获得所述待检测块的各查扫位置点的灰度分布图，并组合为所述待检测块的二维平面灰度图；

S20、将所述待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，并计算每个第三区域的灰度值，相邻的灰度值差异在±15以内的区域合并为一个第三灰度区域；

S30、计算每个所述第三灰度区域的灰度值；

S40、将每个所述第三灰度区域的灰度值与使用权利要求1至8任一项的孔隙率试块的制作方法制作的孔隙率试块的灰度值进行比对；

S50、灰度值差异在±15以内的所述第三灰度区域、孔隙率试块匹配为一组，同一组的所述第三灰度区域的孔隙率等于该孔隙率试块的孔隙率，同一组的所述第三灰度区域的性能参数等于该孔隙率试块的性能参数。

10.根据权利要求9所述的孔隙率快速检测方法，其特征在于，步骤S20中的将所述待检测块的二维平面灰度图划分为若干第三区域，包括以下步骤：

S201、对所述待检测块所获得的二维平面灰度图进行预划分，划分为若干第三预备区域；

S202、通过灰度概率密度函数，获得每个第三预备区域的灰度概率曲线；

S203、计算所述第三预备区域的灰度概率曲线的灰度均值，判断90％的灰度值是否在灰度均值±10以内；若是，则执行步骤S204；若否，则执行步骤S205；

S204、认为该第三预备区域的均匀性达标，将该第三预备区域定义为一个第三区域；

S205、认为该第三预备区域的均匀性不达标，将该第三预备区域再次划分，将再次划分后的一个区域重新定义为一个第三预备区域，并执行步骤S202。

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