一种基于Matlab的钛合金金相分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Matlab的钛合金金相分析方法，运用于钛合金等温锻造质量评价领域。依次读取目标路径下的所有金相照片并裁剪标尺部分，依据像素值的数量分布图对金相进行二值化处理，进一步得到钛合金金相组织的形貌特征和统计数据，评价钛合金锻件的组织性能。本发明专利技术高效准确，能够大批量量化处理金相照片并输出直观数据。并输出直观数据。并输出直观数据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Matlab的钛合金金相分析方法


[0001]本专利技术涉及钛合金等温锻造质量评价领域，更具体地说，涉及一种基于Matlab的钛合金金相分析方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有耐高温、耐腐蚀、强度高等优点，被广泛地应用于航空航天事业，随着我国飞机制造水平的上升，钛合金及相关产品的需求量也在迅速增加，对钛合金金相组织分析提出了高效化、精确化的要求。
[0003]钛由两种同质异晶体：α钛和β钛，钛合金组织一般由α相和β相构成，可以通过分析析出相占比、尺寸、形貌等来判断钛合金组织质量。
[0004]目前已经有很多针对钛合金金相组织的研究，如专利公开号CN103940747A所公布了一种TA7钛合金相组织的观测方法，主要通过电解反应对已腐蚀的金相观测平面进行氧化处理，再偏光观察的观测方法。如专利公开号CN107988599A、CN107723710A均公布了具有特殊成分的钛合金进行腐蚀及其使用方法。又如专利公开号CN108760784A所公布了一种双相钛合金切削加工表面层金相体积分数梯度分布的定量分析方法，主要是一种以固定阀值来区分钛合金α相和β相的方法，但这种方法不够准确，区分两相的阀值并不是一个固定的数，而是在很大区间内摇摆的值。
[0005]现在在钛合金生产领域，主要采用与标准图片对比的方法来判断进行组织的质量，这种方法容易受到操作人员和环境的影响，只能做定量分析。在钛合金科研领域，一般会采用Image-Pro Plus6.0等软件辅助分析，得到准确的析出相组织尺寸等数据，但是这种方法效率较低，不适合大量生产使用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于Matlab的钛合金金相分析方法，解决钛合金金相分析不够准确、效率低下的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于Matlab的钛合金金相分析方法，所述Matlab预装于计算机内，包括以下步骤：
[0009]1)对计算机设定路径下钛合金的金相照片文件(如JPG、PNG格式文件)依次扫描，读取所有金相照片文件的文件名称并保存；
[0010]2)依照金相照片文件的文件名称读取第一张金相照片文件，将金相照片转换为m
×
n的像素矩阵(m、n为正整数)，在此过程中先将金相照片转化为灰度图片，根据颜色的深浅，像素矩阵相应分布在0～255整数范围内，其中，像素255代表纯白，像素0代表纯黑；
[0011]3)对像素矩阵进行裁剪，去除代表标尺部分的内容；
[0012]4)对步骤3)所得像素矩阵金相数据分析，得到像素矩阵内所有像素值的数量分布图，钛合金的金相照片像素数量分布为M形或W形，若为M形分布，先找到两个极大值，再在两
个极大值中间范围内找到最小值并命名为f；若为W形分布，先找到两个极小值，再在两个极小值中间范围内找到最大值也命名为f；f所在的像素值可视为区分钛合金α相和β相的分界点；
[0013]5)对步骤4)所得像素值的数量分布图进行二值化处理，像素矩阵内，若钛合金的金相照片像素数量分别为M形，则像素值小于f的改写为0，判定为β相，则像素值大于f的改写为1，判定为α相；若钛合金的金相照片像素数量分别为W形，则像素值小于f的改写为1，判定为α相，则像素值大于f的改写为0，判定为α相；
[0014]6)根据步骤5)所得二值矩阵对析出相进行分析，统计形貌特征(析出相个数、面积、周长、极值点、等价最小凸多边形形貌、特征尺寸)；
[0015]7)根据步骤6)析出相形貌特征输出统计数据(析出相占比、析出相尺寸、析出相长宽比、析出相密度)均值和标准差；
[0016]8)按照步骤2)至7)，依次分析计算机设定路径下所有的金相照片文件，提取金相中储藏的信息。
[0017]本专利技术所提供的一种基于Matlab的钛合金金相分析方法，还具有以下几点有益效果：
[0018]1)本专利技术钛合金金相分析方法能够成规模地对大批量金相照片进行分析，显著提升了工作效率；
[0019]2)本专利技术钛合金金相分析方法结合像素值分布分析，判断区分析出相和基相，提高了准确率；
[0020]3)本专利技术钛合金金相分析方法能够根据材料和个人需求，输出合适的量化数据。
附图说明
[0021]图1是本专利技术钛合金金相分析方法实施例1灰度原图；
[0022]图2是本专利技术钛合金金相分析方法实施例1裁剪灰度图片；
[0023]图3是本专利技术钛合金金相分析方法实施例1像素值数量分布图；
[0024]图4是本专利技术钛合金金相分析方法实施例1二值图片；
[0025]图5是本专利技术钛合金金相分析方法实施例1α相长宽比统计可视化图片。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]基于Matlab对500倍TC11等轴组织(腐蚀剂为氢氟酸和硝酸)进行金相分析，包括以下步骤：
[0029]1)对计算机目标路径下格式为JPG的文件依次扫描，读取所有JPG格式文件的全名并保存；
[0030]2)依照文件名称为“960-1-500
×
.jpg”的金相照片，将金相照片转换为m
×
n的像
素矩阵，此过程中金相照片转化为灰度原图，如图1所示，根据颜色的深浅，矩阵像素相应分布在0～225整数范围内，其中，像素255代表纯白，像素0代表纯黑；
[0031]3)如图2所示，对像素矩阵进行裁剪，去除代表标尺部分的内容；
[0032]4)对矩阵金相数据分析，得到矩阵内所有像素值的M形数量分布图，如图3所示，先找到两个极大值i和j，在i和j之间找到最小值f；
[0033]5)对矩阵进行二值化处理，像素值小于f的改写为0，判定为β相，像素值大于f的改写为1，判定为α相，输出二值图像，如图4所示；
[0034]6)根据二值矩阵对析出相α相进行分析，统计α相个数、面积、周长、极值点、等价最小凸多边形形貌、特征尺寸；
[0035]7)根据析出相形貌特征输出α相占比、α相尺寸、α相长宽比、析出相数量的均值及标准值，如图5所示；
[0036]8)按照步骤2)至7)，依次分析计算机目标路径下的所有金相照片，提取进行中储藏的形貌特征信息，如下表所示：
[0037][0038]实施例2
[0039]基于Matlab对500倍TC17网篮组织进行金相分析,具体步骤如下：依据实施例1的具体措施中的步骤1)至7)，得到网篮组织α相的形貌特征等统计数据，用特征点法寻找金相组织中是否存在明显的晶界α和异常羽化α组织。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Matlab的钛合金金相分析方法，所述Matlab预装于计算机内，其特征在于，包括以下步骤：1)对计算机设定路径下钛合金的金相照片文件依次扫描，读取所有金相照片文件的文件名称并保存；2)依照金相照片文件的文件名称读取第一张金相照片文件，将金相照片转换为m
×
n的像素矩阵；3)对像素矩阵进行裁剪，去除代表标尺部分的内容；4)对步骤3)所得像素矩阵金相数据分析，得到像素矩阵内所有像素值的数量分布图；5)对步骤4)所得像素值的数量分布图进行二值化处理；6)根据步骤5)所得二值矩阵对析出相进行分析，统计形貌特征；7)根据步骤6)析出相形貌特征输出统计数据均值和标准差；8)按照步骤2)至7)，依次分析计算机设定路径下所有的金相照片文件，提取金相中储藏的形貌特征信息。2.如权利要求1所述的基于Matlab的钛合金金相分析方法，其特征在于：所述步骤2)中，m、n为正整数，在金相照片转换为像素矩阵的过程中，先将金相照片转化为灰度图片，根据颜色的深浅，像素矩阵相应分布在0～255整数范围内，其中，像素255代表纯白，像素0代表纯黑。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆通，洪凌翔，吴英彦，许正芳，丁晨，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：