[发明专利]一种金属内部气孔特征参数测量和三维形貌重构的方法

说明书

本发明公开一种金属内部气孔特征参数测量和三维形貌重构的方法，涉及逆向工程技术领域。与传统测量方法相比，本发明测量精度高，可以获取多种关键参数，重构气孔三维形貌，还可用于精确测量裂纹、缩孔、缩松等缺陷；具体步骤：利用工业CT对样品进行断层扫描，获取连续多张360°微米级虚拟图片，然后把虚拟图片导入逆向重构软件，重建气孔的三维形貌，并测量关键形貌参数。

技术领域

本发明公开了一种金属内部气孔特征参数测量和三维形貌重构的方法，属于逆向重构技术领域。

背景技术

目前,针对金属中的气孔，传统的观察和测量方法是：切割试样后，用砂纸打磨，用金相显微镜观察并拍照，把图片导入图片处理软件测量相应的形貌参数；针对合金的孔隙率，目前主要用阿基米德排水法测量；传统方法，误差大，效率低，不能观察到完整的气孔形貌，无法测量单个气孔体积。

早期的逆向工程主要通过接触式探针测量和光学非接触测量三维实体，这两种方法只能测量外部轮廓；现有的核磁共振成象和扫描仪扫描虽然能够测量物体的内部轮廓，但上述方法可测实体的尺寸非常小，精度低，不能测量常用的金属材料；随着近年来工业CT技术的发展，对合金内部轮廓的重构成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属内部气孔特征参数测量和三维形貌重构的方法，以其解决传统方法的不足，具体包括以下步骤：

（1）利用工业CT对样品进行断层扫描，获取连续多张360°的微米级虚拟图片。

（2）将所获得的虚拟图片按照步骤（1）所得图片的编号顺序导入医学影像软件MIMICS 20.0中，重构合金的三维形貌。

（3）重构三维形貌后直接读取试样固体部分的体积V₁，利用公式ρ=V₁/V计算孔隙率，ρ表示孔隙率。

（4）逐一把气孔单独的提取出来并测量各个气孔的体积，保存气孔形貌图，统计气孔总数N，利用公式p=N/V，计算出气孔密度p，V表示试样体积。

（5）逐一测量每个气孔的长度L和体积V，利用公式计算出单个气孔的平均直径R₁。

（6）对单个气孔的平均直径R₁求和后，取平均值，得到试样的平均气孔直径。

优选的，本发明步骤（1）中断层扫描时每隔10微米扫描一次。

本发明的有益效果：本发明在不破坏样品的情况下，既可以对金属内部气孔的形貌参数进行测量，又可以对气孔进行逆向重构。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

图2为藕状多孔铜制备装置图。

图3为逆向重构原理图。

图4为气孔的三维形貌图。

图中：1-炉体，2-感应线圈，3-模具，4-激冷铜盘，5-金属熔液、6-藕状多孔铜合金，7-X射线发射器，8-样品，9-探测器，10-虚拟图片，11-重构后的试样形貌。

具体实施方法

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1