[發明專利]一種鈦合金表面涂層服役情況的圖形化處理分析方法及其應用

有效

• 申請號: 202110320460.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113063793B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 伍廉奎;嚴豪杰;曹發和;孟憲澤
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王錦霞

本發明屬于合金材料檢測方法領域，尤其涉及一種圖形化處理分析鈦合金表面涂層服役情況的方法及其應用。本發明方法通過測算未失效防護涂層的灰度值和完全失效防護涂層的灰度值，劃定失效和未失效的灰度參數標準，并基于該標準測定鈦合金表面防護涂層失效比例與時間的關系，構建鈦合金表面防護涂層的老化模型。該方法能夠有效用于鈦合金表面防護涂層老化模型的建立，或用于鈦合金表面防護涂層老化程度的測算，或用于鈦合金表面防護涂層老化趨勢的預判。本發明方法成本低廉，效率高，能夠快速構建防護涂層的老化模型并用于實際維護，或探究新品種防護涂層的老化趨勢等，具有較高的精確性，并在實際使用過程中無需對工件進行拆卸或破壞，具有實時性。

技術領域

本發明涉及合金材料檢測的技術領域，更具體地，涉及一種鈦合金表面涂層服役情況的圖形化處理分析方法及其應用。

背景技術

材料的高溫氧化總是伴隨著表面的變化。由于暴露環境中的熱力學不穩定性而導致的結構和組成的變化在材料服役的過程中非常普遍。如TiAl合金具有密度低、比強度高、高溫抗蠕變性能好等優點，在航空航天、汽車、化工、醫療等領域獲得了廣泛的應用，但是當溫度高于750℃時，TiAl合金在表面會形成TiO2和Al2O3組成的混合氧化膜。這種氧化膜結構疏松，無法起到保護作用，加速了TiAl合金的失效。而制備防護涂層是提高TiAl合金抗高溫氧化能力的有效方法之一。防護涂層種類繁多，諸如金屬涂層、搪瓷涂層、玻璃涂層、陶瓷涂層、擴散涂層等都能有效阻止氧氣沿基體方向的擴散，但是涂層與基體的熱膨脹系數之差、由于互擴散在界面析出的硬脆相、柯肯達爾孔洞等問題制約了這些涂層的應用。防護涂層失效的情況有很多，例如開裂、剝落等，但是這些情況往往都伴隨著O的向內擴散和Ti的向外擴散，即存在O和Ti的接觸通道。

過去幾十年，人們開發了許多的方法以記錄這些變化，例如質量增減、超聲波檢查、聲發射檢驗、X射線衍射、X射線透射技術以及電化學方法。但是，上述的檢測方法均具有一定的破壞性，需對材料以及其表面防護涂層進行一定程度的破壞以實現。而對于該問題，本領域研究人員視圖開發一種低破壞性的檢測方法。中國專利CN200410057522.1公開了一種用于分析暴露測試中涂層的方法，其雖然能對合金表面防護涂層進行無損檢測，但均存在過程繁瑣，不具備普遍適用性的問題，且上述方法均需要配備專業性的儀器和設備并需要專業性人員進行操作測試，繁瑣復雜，測試過程仍需要進行拆卸等，無法適用于實際使用中的合金工件表面防護涂層的檢測。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種鈦合金表面涂層服役情況的圖形化處理分析方法及其應用，檢測過程簡單、無需專業性人員進行操作測試、具備適用性且適用于實際使用中的合金工件表面防護涂層的檢測。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

提供一種鈦合金表面涂層服役情況的圖形化處理分析方法，包括以下步驟：

S10. 分別對鈦合金表面未失效的防護涂層、裸鈦合金失效區域進行光學照片采樣，利用數字化圖形處理軟件對光學照片進行處理，得到各像素點的RGB值，調用函數實現RGB值的灰度化，分別記錄得到未失效的防護涂層灰度值域為[a,b]，得到裸鈦合金失效區域灰度值域為[c,d]；

S20. 以具備新制備防護涂層的鈦合金為試樣進行熱處理，每隔一段時間將試樣冷卻并進行光學照片采樣，采樣結束后繼續進行熱處理，以此進行熱處理-采樣循環，并利用數字畫圖形處理軟件對采樣的光學照片進行處理并轉化為灰度值，繪制像素點數量-灰度值的曲線圖，根據不同采樣時間繪制的曲線圖以及步驟S10所得的灰度值域[a,b]和[c,d]判斷各時間段高溫氧化后鈦合金表面防護涂層的服役情況。