CN116429002A - 一种强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统 - Google Patents

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CN116429002A CN202310181734.3A CN202310181734A CN116429002A CN 116429002 A CN116429002 A CN 116429002A CN 202310181734 A CN202310181734 A CN 202310181734A CN 116429002 A CN116429002 A CN 116429002A
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Abstract

一种强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统，该制备方法包括：设计散斑模型；基于所述散斑模型，制备散斑模板；将所述散斑模板覆在试验件表面，并对所述覆有散斑模板的试验件进行等离子喷涂，得到高温散斑。通过本发明实施例提供的制备方法得到的高温散斑，即使在极端高温振动或高温高速气流冲击环境下，仍与试验件表面紧密贴合，增强了高温散斑的热稳定性，并且通过设计散斑模型、制备散斑模板以及将散斑模板覆在试验件表面用于喷涂，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰。

Description

一种强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统
技术领域
本发明涉及实验固体力学、高温物体表面变形测试以及材料高温力学性能测试技术领域，具体而言，涉及一种强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统。
背景技术
随着航空航天、火电能源等国家重大工程与装备产业领域的快速发展，相关器材中关键部件的服役环境也变得越来越严苛，例如目前世界上最先进的重型燃气轮机涡轮叶片表面的燃气温度已经达到1600℃，并有进一步提升的可能，这种极端的高温服役环境对整体系统的设计制造以及正常服役造成了严峻的挑战，具体包括如下方面：1)对于材料寿命的影响：长期极端服役环境会使得材料内部出现热梯度、热失配等力/热/化耦合作用，发生物理/化学反应，致使材料内部出现复杂的应力状态、局部应力集中以及动态的应力演化，从而诱发微裂纹以及内部损伤，随着服役时间的推进，损伤区域不断累积并扩大，逐渐造成开裂、分层等界面缺陷，造成整个材料的破坏失效；2)对于材料性能的影响：材料的力学参数（例如，热膨胀系数、弹性模量以及强度极限）以及形状尺寸会随环境温度的改变而发生变化，与常温状态下测得的参数产生偏差。因此，发展适用于部件材料关键部位在极端高温环境条件下的变形测量是相关重大工程装备寿命评估的基础需求与核心手段，对于国家科学技术与工程领域的发展具有重大意义。
现有的高温变形测量技术主要分为接触式与非接触式两类。典型的接触式变形测量方法主要以高温电阻应变片为代表，测量时需将应变片粘贴试验件表面，实现对粘贴区域的平均线应变测量，但是由于应变片对环境温度变化较为敏感，测量时往往需要接入温度补偿片组成相应桥路抵消温度变化的影响，并且测量结果的准确程度与应变片的粘贴情况关系密切，此外，高温应变片的粘贴和固定一般需要花费时间较长。相比较而言，作为非接触式变形测量技术的数字图像相关方法(DIC)的实施与开展具有更为突出的优势，例如系统布置更为简单，对于实验环境要求低，适用测量范围广泛以及能够实现试验件的三维变形测量等，因此，数字图像相关方法已经被广泛的应用于各种材料与结构的全场高温变形测量。
作为一种基于数字图像处理和分析技术的新型光测技术，DIC通过分析变形前后物体表面的数字图像获得试验件表面的变形（位移和应变）信息，其测量精度很大程度取决于试验件表面散斑图的质量。针对高温变形测量，高温散斑应满足如下要求：(1)稳定：耐受高温，紧固附着在试件表面并随着被测试件受载变形而变形，无脱落、剥离现象发生；(2)随机分布：非周期性与非重复分布的散斑图案；(3)高对比度：升温过程中仍能与试验件背景保持良好的对比度；(4)各向同性：无明显的方向性分布。
目前已有的高温散斑的制备方法普遍存在制备得到的高温散斑不稳定的问题，在高温热载与冲击载荷的耦合作用下，高温散斑容易出现开裂甚至剥离脱落。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统，以解决现有技术无法满足高温振动与高温高速气流冲刷等极端环境中散斑制备要求的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种强粘接、耐高温散斑制备方法，所述方法包括：设计散斑模型；基于所述散斑模型，制备散斑模板；将所述散斑模板覆在试验件表面，并对所述覆有散斑模板的试验件进行等离子喷涂，得到高温散斑。
进一步地，所述设计散斑模型，包括：设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图；计算所述多个模拟散斑图的平均灰度梯度与图像熵；从所述多个模拟散斑图中，选取平均灰度梯度与图像熵均为最大的模拟散斑图作为散斑模型。
进一步地，所述设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图，包括：固定相机的分辨率和采集视场范围，将预设的多组散斑尺寸和散斑分布密度导入散斑图像生成软件，生成多个模拟散斑图。
进一步地，每个所述模拟散斑图的平均灰度梯度δ f ，采用如下公式得到：
Figure SMS_1
；
其中，W与L分别为图像的宽度与高度，
Figure SMS_2
为每个像素点灰度梯度矢量的模，/>
Figure SMS_3
与/>
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分别为像素点x ij 处在x方向与y方向的灰度导数。
进一步地，每个所述模拟散斑图的图像熵H，采用如下公式得到：
Figure SMS_5
其中，β为图像位数，a j 为图像的某一灰度量级，p(a j )为对应灰度量级的出现概率。
进一步地，基于所述散斑模型，制备散斑模板，包括：将所述散斑模型导入三维建模软件，获取散斑分布特征并将所述散斑分布特征转化为机械加工图纸；根据所述机械加工图纸，对待加工模板进行激光打孔与线切割，得到散斑模板。
进一步地，所述方法还包括：预先对试验件表面进行喷砂处理与底漆喷涂。
进一步地，所述散斑模板的材质为熔点在500℃以上，厚度在0.1mm的金属。
进一步地，所述散斑模板包括固定把手，用于在喷涂过程中固定所述散斑模板与所述试验件之间的相对位置关系。
进一步地，所述等离子喷涂的喷涂原料的粒度范围为15~45μm，所述等离子喷涂得到的高温散斑的厚度范围为20~100μm。
第二方面，本发明实施例还提供了一种强粘接、耐高温散斑制备系统，所述系统包括：散斑模板，用于覆在试验件表面以作为试验件表面高温散斑的模板；试验件，用于接受等离子喷枪的喷涂，表面生成高温散斑；等离子喷枪，用于将喷涂原料加热至熔融或半熔融状态，并将加热后的喷涂原料对覆有所述散斑模板的所述试验件进行喷涂，以在所述试验件表面生成高温散斑。
第三方面，本发明实施例还提供了一种本发明各实施例提供的方法制得的强粘接、耐高温散斑。
本发明实施例提供的强粘接、耐高温散斑制备方法及制备系统，采用等离子喷涂的方式喷涂散斑，能够将大多数固体材料加热到熔融或半熔融状态，经高速气体喷向试验件而形成附着牢固的表面层，各熔熵之间依靠塑性变形而相互链接，使得喷涂散斑粘附性强，与试验件结合度高，即使在极端高温振动或高温高速气流冲击环境下，散斑仍与试验件表面紧密贴合，增强了高温散斑的热稳定性，避免了高温散斑容易出现的剥离与脱落等问题；并且，通过设计散斑模型、制备散斑模板以及将散斑模板覆在试验件表面用于喷涂，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰，提升了最终喷涂得到的高温散斑图像的质量。
附图说明
图1为本发明一个示例性的实施例提供的强粘接、耐高温散斑制备方法的流程图；
图2（a）、（b）、（c）分别为本发明一个示例性的实施例提供的未喷涂的GH4169 高温合金试验件、散斑模板、喷涂后的GH4169 高温合金试验件成品；
图 3 为本发明一个示例性的实施例提供的采用本发明实施例的强粘接、耐高温散斑制备方法得到的高温散斑在不同状态下的数字图像，(a)为高温服役前（常温状态），(b)为700℃高温服役 20 分钟；
图4为本发明一个示例性的实施例提供的强粘接、耐高温散斑制备系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明一个示例性的实施例提供的强粘接、耐高温散斑制备方法的流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤S101：设计散斑模型。
进一步地，步骤S101，包括：
设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图；
计算多个模拟散斑图的平均灰度梯度与图像熵；
从多个模拟散斑图中，选取平均灰度梯度与图像熵均为最大的模拟散斑图作为散斑模型。
进一步地，设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图，包括：
固定相机的分辨率和采集视场范围，将预设的多组散斑尺寸和散斑分布密度导入散斑图像生成软件，生成多个模拟散斑图。
进一步地，散斑尺寸范围预先设置为2~5个像素大小对应的实际尺寸，散斑分布密度范围预先设置为0.4~0.6。
在利用数字图像相关方法测量物体表面变形时，被测物体表面必需覆盖有灰度随机分布的散斑场，该散斑场作为试件表面变形信息的载体随试件一起变形。在实际情况下，不同的散斑场会显示出完全不同的灰度分布特征，并对数字图像相关方法的测量结果有着重要影响。通常情况下散斑的大小控制在2~5个像素以及较高的图像平均灰度梯度与图像熵，散斑图的信息更加丰富，质量也就更好，计算的结果更准确，误差较小。根据 DIC 采集系统使用相机的分辨率以及配备不同规格镜头时的采集视场大小得到系统的空间分辨率，计算2~5个像素大小对应的实际散斑尺寸，此外，散斑所占像素与散斑覆盖区域图像像素的比为散斑分布密度，散斑分布密度应控制在0.4~0.6的区间范围，基于此，固定实验系统相机的分辨率与采集视场范围，预设多组散斑尺寸和散斑分布密度，并导入散斑图像生成软件，如 Glare，生成模拟散斑图。
上述实施例，通过预设多组特定范围内的散斑尺寸和散斑分布密度，可以生成质量更优且后续计算结果准确度更高的模拟散斑图。
进一步地，每个模拟散斑图的平均灰度梯度δ f ，采用如下公式得到：
Figure SMS_6
；
其中，W与L分别为图像的宽度与高度，
Figure SMS_7
为每个像素点灰度梯度矢量的模，/>
Figure SMS_8
与/>
Figure SMS_9
分别为像素点x ij 处在x方向与y方向的灰度导数，f x (x ij )与f(x ij ) 基于梯度算子计算确定。
进一步地，每个模拟散斑图的图像熵H，采用如下公式得到：
Figure SMS_10
；
其中，β为图像位数，a j 为图像的某一灰度量级，p(a j )为对应灰度量级的出现概率。
图像熵表示像素各个灰度级比特数的统计平均值，p(a j )为对应灰度量级的出现概率，通过图像的灰度直方图计算得到。优选地，β= 8。
平均灰度梯度与图像熵均为用于评估整个散斑图质量的全局参数，与散斑的大小以及分布疏密程度相关，两种参数越高，图像含有的信息量越丰富，试验件的变形计算结果越准确。
通过固定相机的分辨率和采集视场范围，自定义设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，并选取平均灰度梯度与图像熵最大的模拟散斑图作为散斑模型，为后续依据散斑模型制备散斑提供了基础，提升了散斑图像的质量，保证了DIC分析计算的准确性，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰。
步骤S102：基于散斑模型，制备散斑模板。
进一步地，步骤S102，包括：
将散斑模型导入三维建模软件，获取散斑分布特征并将散斑分布特征转化为机械加工图纸；
根据机械加工图纸，对待加工模板进行激光打孔与线切割，得到散斑模板。
三维建模软件可以为任意一种三维建模软件，如SolidWorks、云图三维等。
进一步地，该方法还包括：
预先对试验件表面进行喷砂处理与底漆喷涂。
进一步地，喷砂处理是采用压缩空气为动力，将石英砂，金刚砂或铁砂等材料高速喷射在试验件表面，利用高速砂流的冲击对试验件表面进行粗化处理，使得光滑的试验件表面产生一定的粗糙度，增强了试验件表面附着力，有助于喷涂材料与试验件表面的紧密贴合，所述底漆喷涂是选择一种与散斑喷涂材料颜色对比明显的耐热材料对试验件表面进行预喷涂，避免由于喷涂散斑与试验件表面颜色对比不足而无法分析等问题的发生，例如，散斑喷涂材料为白色的氧化锆粉末时，底漆材料选择黑色的碳化硅粉末。
进一步地，散斑模板的材质为熔点在500℃以上，厚度在0.1mm的金属。更进一步地，该金属材质具有弹性或柔度，能够在预设范围内进行弯曲。
进一步地，散斑模板包括固定把手，用于在喷涂过程中固定散斑模板与试验件之间的相对位置关系。
散斑模板的固定把手可以为任意多边形，如矩形、梯形、三角形、菱形等。固定把手可以为一个、两个或多个。固定把手可以设置在散斑模板的边的任意位置。图2（b）为本发明一个示例性的实施例提供的散斑模板。如图2（b）所示，散斑模板的每条边的中间位置设置一个矩形固定把手以用于固定散斑模板与试验件之间的相对位置关系。
通过在散斑模板设置固定把手，用于在喷涂过程中固定散斑模板与试验件之间的相对位置关系，喷涂时可与试验件配合安装，保证喷涂过程的稳定性，提升了实际制备过程的适用性。
步骤S103：将散斑模板覆在试验件表面，并对覆有散斑模板的试验件进行等离子喷涂，得到高温散斑。
进一步地，得到高温散斑之后，还包括：
将等离子喷涂后的试验件与散斑模板分开，并将等离子喷涂后的试验件置于通风良好的室温环境进行冷却处理。
进一步地，等离子喷涂基于机械臂控制完成，遥控到指定位置进行扫描喷涂，扫描一遍喷涂厚度为10μm。
进一步地，等离子喷涂的喷涂原料的粒度范围为15~45μm。
进一步地，等离子喷涂得到的高温散斑的厚度范围为20~100μm。
进一步地，所述等离子喷涂的枪口喷涂速度根据喷涂试样的尺寸大小确定，通常情况下枪口喷涂速度设置范围为600~900mm/s。
喷涂原料被送粉气载入等离子喷枪的焰流中加热至熔融或半熔融状态，对套有散斑模板的试验件进行喷涂，获得参数化高温散斑。其中，喷涂原料根据试验件的材质而定，具体要求如下，喷涂原料能够耐1000℃以上的极端高温服役环境，喷涂原料与试验件两者之间颜色有明显差异（肉眼可见差异），微观尺度下喷涂原料的整体粒度均匀近似球形，粒度范围15~45μm左右，便于等离子喷涂设备的正常喷涂。等离子喷涂焰流的温度可达到10000℃以上，能够将大多数固体材料加热至半熔融或熔融态。控制等离子喷涂系统的喷涂速度与时间使得生成的散斑厚度在20~100μm。
图2（a）、（b）、（c）分别为本发明一个示例性的实施例提供的未喷涂的GH4169 高温合金试验件、散斑模板、喷涂后的GH4169 高温合金试验件成品，可以看出喷涂得到的试验件表面散斑图像与散斑模板相匹配，说明采用散斑模板进行喷涂确保了最终所得到散斑图像的质量。
图 3 为本发明一个示例性的实施例提供的采用本发明实施例的强粘接、耐高温散斑制备方法得到的高温散斑在不同状态下的数字图像，(a)为高温服役前（常温状态），(b)为700℃高温服役 20 分钟，可以看出高温服役前后采集得到的数字图像无明显变化，说明散斑与试验件附着完好，进而说明本发明实施例提供的高温散斑的制备方法，增强了高温散斑的热稳定性，避免了高温散斑容易出现的剥离与脱落等问题。
上述实施例，采用等离子喷涂的方式喷涂散斑，能够将大多数固体材料加热到熔融或半熔融状态，经高速气体喷向试验件而形成附着牢固的表面层，各熔熵之间依靠塑性变形而相互链接，使得喷涂散斑粘附性强，与试验件结合度高，即使在极端高温振动或高温高速气流冲击环境下，散斑仍与试验件表面紧密贴合，增强了高温散斑的热稳定性，避免了高温散斑容易出现的剥离与脱落等问题；并且，通过设计散斑模型、制备散斑模板以及将散斑模板覆在试验件表面用于喷涂，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰，提升了最终喷涂得到的高温散斑图像的质量。
图4为本发明一个示例性的实施例提供的强粘接、耐高温散斑制备系统的结构示意图。如图4所示，该系统包括：
散斑模板403，用于覆在试验件404表面以作为试验件4表面高温散斑的模板；
试验件404，用于接受等离子喷枪402的喷涂，表面生成高温散斑；
等离子喷枪402，用于将喷涂原料401加热至熔融或半熔融状态，并将加热后的喷涂原料对覆有散斑模板403的试验件404进行喷涂，以在试验件404表面生成高温散斑。
进一步地，散斑模板基于散斑模型制备得到。
进一步地，散斑模型采用如下方式得到：
设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图；
计算多个模拟散斑图的平均灰度梯度与图像熵；
从多个模拟散斑图中，选取平均灰度梯度与图像熵最大的模拟散斑图作为散斑模型。
进一步地，设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图，包括：
固定相机的分辨率和采集视场范围，将预设的多组散斑尺寸和散斑分布密度导入散斑图像生成软件，生成多个模拟散斑图。
进一步地，散斑尺寸范围预先设置为2~5个像素大小对应的实际尺寸，散斑分布密度范围预先设置为0.4~0.6。
在利用数字图像相关方法测量物体表面变形时，被测物体表面必需覆盖有灰度随机分布的散斑场，该散斑场作为试件表面变形信息的载体随试件一起变形。在实际情况下，不同的散斑场会显示出完全不同的灰度分布特征，并对数字图像相关方法的测量结果有着重要影响。通常情况下散斑的大小控制在2~5个像素以及较高的图像平均灰度梯度与图像熵，散斑图的信息更加丰富，质量也就更好，计算的结果更准确，误差较小。根据 DIC 采集系统使用相机的分辨率以及配备不同规格镜头时的采集视场大小得到系统的空间分辨率，计算2~5个像素大小对应的实际散斑尺寸，此外，散斑所占像素与散斑覆盖区域图像像素的比为散斑分布密度，散斑分布密度应控制在0.4~0.6的区间范围，基于此，固定实验系统相机的分辨率与采集视场范围，预设多组散斑尺寸和散斑分布密度，并导入散斑图像生成软件，如Glare，生成模拟散斑图。
上述实施例，通过预设多组特定范围内的散斑尺寸和散斑分布密度，可以生成质量更优且后续计算结果准确度更高的模拟散斑图。
进一步地，每个模拟散斑图的平均灰度梯度δ f ，采用如下公式得到：
Figure SMS_11
；
其中，W与L分别为图像的宽度与高度，
Figure SMS_12
为每个像素点灰度梯度矢量的模，/>
Figure SMS_13
与/>
Figure SMS_14
分别为像素点x ij 处在x方向与y方向的灰度导数，f x (x ij )与f(x ij ) 基于梯度算子计算确定。
进一步地，每个模拟散斑图的图像熵H，采用如下公式得到：
Figure SMS_15
其中，β为图像位数，a j 为图像的某一灰度量级，p(a j )为对应灰度量级的出现概率。
图像熵表示像素各个灰度级比特数的统计平均值，p(a j )为对应灰度量级的出现概率，通过图像的灰度直方图计算得到。优选地，β= 8。
平均灰度梯度与图像熵均为用于评估整个散斑图质量的全局参数，与散斑的大小以及分布疏密程度相关，两种参数越高，图像含有的信息量越丰富，试验件的变形计算结果越准确。
通过固定相机的分辨率和采集视场范围，自定义设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，并选取平均灰度梯度与图像熵最大的模拟散斑图作为散斑模型，为后续依据散斑模型制备散斑提供了基础，提升了散斑图像的质量，保证了DIC分析计算的准确性，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰。
进一步地，散斑模板采用如下方式得到：
将散斑模型导入三维建模软件，获取散斑分布特征并将散斑分布特征转化为机械加工图纸；
根据机械加工图纸，对待加工模板进行激光打孔与线切割，得到散斑模板。
三维建模软件可以为任意一种三维建模软件，如SolidWorks、云图三维等。
进一步地，试验件404预先采用如下方式处理：
对试验件表面进行喷砂处理与底漆喷涂。
进一步地，喷砂处理是采用压缩空气为动力，将石英砂，金刚砂或铁砂等材料高速喷射在试验件表面，利用高速砂流的冲击对试验件表面进行粗化处理，使得光滑的试验件表面产生一定的粗糙度，增强了试验件表面附着力，有助于喷涂材料与试验件表面的紧密贴合，所述底漆喷涂是选择一种与散斑喷涂材料颜色对比明显的耐热材料对试验件表面进行预喷涂，避免由于喷涂散斑与试验件表面颜色对比不足而无法分析等问题的发生，例如，散斑喷涂材料为白色的氧化锆粉末时，底漆材料选择黑色的碳化硅粉末。
进一步地，在试验件404表面生成高温散斑之后，还包括：
将等离子喷涂后的试验件与散斑模板分开，并将等离子喷涂后的试验件置于通风良好的室温环境进行冷却处理。
进一步地，散斑模板的材质为熔点在500℃以上，厚度在0.1mm的金属。更进一步地，该金属材质具有弹性或柔度，能够在预设范围内进行弯曲。
进一步地，散斑模板包括固定把手，用于在喷涂过程中固定散斑模板与试验件之间的相对位置关系。
进一步地，等离子喷涂基于机械臂控制完成，遥控到指定位置进行扫描喷涂，扫描一遍喷涂厚度为10μm。
进一步地，等离子喷涂的喷涂原料的粒度范围为15~45μm。
进一步地，等离子喷涂得到的高温散斑的厚度范围为20~100μm。
进一步地，所述等离子喷涂的枪口喷涂速度根据喷涂试样的尺寸大小确定，通常情况下枪口喷涂速度设置范围为600~900mm/s。
关于强粘接、耐高温散斑制备系统的具体限定可以参见上文中对于强粘接、耐高温散斑制备方法的限定，在此不再赘述。
上述实施例，采用等离子喷涂的方式喷涂散斑，能够将大多数固体材料加热到熔融或半熔融状态，经高速气体喷向试验件而形成附着牢固的表面层，各熔熵之间依靠塑性变形而相互链接，使得喷涂散斑粘附性强，与试验件结合度高，即使在极端高温振动或高温高速气流冲击环境下，散斑仍与试验件表面紧密贴合，增强了高温散斑的热稳定性，避免了高温散斑容易出现的剥离与脱落等问题；并且，通过设计散斑模型、制备散斑模板以及将散斑模板覆在试验件表面用于喷涂，避免了制备过程中人为操作不当导致散斑图质量下降的干扰，提升了最终喷涂得到的高温散斑图像的质量。
本发明实施例还提供了一种上述各个实施例所提供的方法制得的强粘接、耐高温散斑。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
可能以许多方式来实现本发明的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
还需要指出的是，在本发明的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (12)

1.一种强粘接、耐高温散斑制备方法，其特征在于，所述方法包括：
设计散斑模型；
基于所述散斑模型，制备散斑模板；
将所述散斑模板覆在试验件表面，并对所述覆有散斑模板的试验件进行等离子喷涂，得到高温散斑。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计散斑模型，包括：
设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图；
计算所述多个模拟散斑图的平均灰度梯度与图像熵；
从所述多个模拟散斑图中，选取平均灰度梯度与图像熵均为最大的模拟散斑图作为散斑模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置多组散斑尺寸和散斑分布密度，得到多个模拟散斑图，包括：
固定相机的分辨率和采集视场范围，将预设的多组散斑尺寸和散斑分布密度导入散斑图像生成软件，生成多个模拟散斑图。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述模拟散斑图的平均灰度梯度δ f ，采用如下公式得到：
Figure QLYQS_1
；
其中，W与L分别为图像的宽度与高度，
Figure QLYQS_2
为每个像素点灰度梯度矢量的模，/>
Figure QLYQS_3
与/>
Figure QLYQS_4
分别为像素点x ij 处在x方向与y方向的灰度导数。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述模拟散斑图的图像熵H，采用如下公式得到：
Figure QLYQS_5
；
其中，β为图像位数，a j 为图像的某一灰度量级，p(a j )为对应灰度量级的出现概率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述散斑模型，制备散斑模板，包括：
将所述散斑模型导入三维建模软件，获取散斑分布特征并将所述散斑分布特征转化为机械加工图纸；
根据所述机械加工图纸，对待加工模板进行激光打孔与线切割，得到散斑模板。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先对试验件表面进行喷砂处理与底漆喷涂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散斑模板的材质为熔点在500℃以上，厚度在0.1mm的金属。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散斑模板包括固定把手，用于在喷涂过程中固定所述散斑模板与所述试验件之间的相对位置关系。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子喷涂的喷涂原料的粒度范围为15~45μm，所述等离子喷涂得到的高温散斑的厚度范围为20~100μm。
11.一种强粘接、耐高温散斑制备系统，其特征在于，所述系统包括：
散斑模板，用于覆在试验件表面以作为试验件表面高温散斑的模板；
试验件，用于接受等离子喷枪的喷涂，表面生成高温散斑；
等离子喷枪，用于将喷涂原料加热至熔融或半熔融状态，并将加热后的喷涂原料对覆有所述散斑模板的所述试验件进行喷涂，以在所述试验件表面生成高温散斑。
12.一种权利要求1-10中任一项所述的方法制得的强粘接、耐高温散斑。
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