基于体视学原理的钛合金显微组织定量分析王凯旋

第 38 卷第 3 期稀有金属材料与工程 ,

2009 年 3月 RARE METAL AND March 2009

基于体视学原理的钛合金显微组织定量分析

王凯旋 1,2定量金相学,曾卫东 1,邵一涛 1定量金相学,赵永庆 2基于体视学原理的钛合金显微组织定量分析王凯旋,周义刚 1

(1. 西北工业大学,陕西西安 )

(2. 西北有色金属研究院,陕西西安 )

摘要:钛合金显微组织的多样性给定量金相学研究带来了很大困难。在分析钛合金金相学特点及热变形中显微组织

演变机制的基础上,应用体视学和定量金相学的方法,结合图形的数学运算,初步建立了一套针对钛合金不同典型显

微组织特征参数的定量测量分析模型与方法,为定量化研究钛合金显微组织的演变以及组织与性能之间的关系进行了

探索性工作。该定量分析模型与方法具有较强的可行性,实现了包括相的体积分数、β晶粒大小、魏氏组织中α条的厚

度、丛域尺寸及网篮等多种类型组织中α相的尺寸、形态、位向分布等显微特征的参数化定量描述与分析。同时,提

出了对网篮等多种类型组织中α相的计算机图像处理技术——手工分离α相的原则定量金相学,有效地实现了α相的图像“解体”。

并给出了上述显微组织特征定量分析的实例。

关键词:钛合金;微观组织;体视学;定量化;模型

中图法分类号:; 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2009)03-0398-06

对材料的显微组织定量分析和描述是预测材料的特征系统的可行的定量分析模型或方法。本研究结合

性能和获得高质量产品的重要保障。微观组织的定量钛合金的金相学特点及热变形中显微组织演变机制,

分析已经成为金相学的一个重要分支,它随着材料科应用体视学和定量金相学的方法初步建立了一套针对

学、计算机图形技术和体视学的有机结合而得到发不同典型显微组织的特征参数的定量分析模型(方

展[1]。应用体视学和定量金相学的方法去解决材料显法),对钛合金显微组织特征的定量分析进行了探索性

微组织形貌与性能之间相互关系的问题,这也是材料研究,其中显微特征参数包括:相的体积分数、β晶

显微分析一开始便涉及的内容[2]。然而材料组织的复粒大小、魏氏组织中α条厚度及丛域尺寸、多种类型

杂多样性给定量化研究带来了许多困难。钛合金组织组织(网篮组织、混合组织、等轴组织等)中α相的

的多样性具体表现在组织中各种相(α相和β相等)的比尺寸、位向分布、形态等等。

例、形态、尺寸变化范围很广[3]。钛合金通过不同的

1 体视学及定量金相学分析的基本原理

热加工工艺可以得到魏氏组织、网篮组织、混合组织、

等轴组织[4]和三态组织[5]等。不同类型组织的性能各不体视学的基本原理

相同,同种类型组织中显微特征的差异也会造成性能体视学应用于显微组织分析时基于体视学原理的钛合金显微组织定量分析王凯旋,实际上就是根据试

显著变化。如较小的α丛域可以提高抗拉强度[6,7]。初样截面上显微组织的低维信息,依据体视学原理(几何

生α相的粗化以及初生α相从球化转变为针状会导致塑概率学、拓扑学等原理)来解析其三维信息[2]。体视学

性降低[8~10]。随着航空工业对钛合金构件性能要求日和定量金相学认为,材料中的各

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