一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法技术

本发明专利技术涉及一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，通过Avizo图像处理软件对重建图像进行滤波降噪处理，再进行交互式阈值分割得到试棒轮廓图像，获得闭合内部孔洞试样灰度图像；将所述灰度图像与试棒轮廓图像做差运算，得到仅含孔洞的灰度图像；通过设置大于图像中试样材料灰度标准差的灰度阈值，对仅含孔洞的灰度图像进行灰度差值运算去除噪声，得到二值图像。本发明专利技术提出利用微焦点工业CT检测增材制造钛合金试棒内部孔隙率的方法，克服了常规射线检测无法检出增材制造钛合金试棒内部微小缺陷的缺点，检出并统计了孔隙的几何特征，实现了对增材制造钛合金试棒内部微小缺陷的无损评价。的无损评价。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法


[0001]本专利技术涉及无损检测
，具体为一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法。

技术介绍

[0002]增材制造技术是制造技术的一次革命性突破，从三维模型出发实现零件的直接近净成形制造，可以制造传统方法无法加工的复杂结构，该技术已开始应用于飞机和航空发动机领域，并且呈现出快速增长趋势。由于增材制造成形工艺的特殊性，导致增材制造制件具有不同于传统金属制件的特点，其内部典型缺陷为气孔、未熔合等，尺寸仅为微米量级，且分布具有随机性和弥散性等特征，采用常规的方法较难检测，内部质量无法通过常规无损检测方法进行评价。
[0003]工业CT技术的原理基于不同密度的物质对X射线具有不同的射线衰减系数，重建后不同密度的材料在CT图像上呈现不同的灰度，显示直观，可同时获得缺陷位置、分布、形态等特征信息，是零件内部质量检测的先进技术手段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：本专利技术针对上述问题设计了一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，微焦点工业CT检测设备及图像处理软件Avizo，用于评价增材制造钛合金试棒内部质量。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]提供一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、将材料样品加工成圆柱试棒；
[0008]步骤2、将所述圆柱试棒固定在工业CT系统的转台中心位置；所述工业CT 系统中安装有Avizo图像处理软件；
[0009]步骤3、根据工业CT系统的DR成像确定CT扫描的高度范围，所述扫描的高度范围的计算公式为：DR成像的试样成像高度
×
DR成像的像素尺寸，成像高度为成像上下边界坐标高度值的差值；根据DR图像中的图像灰度分布直方图设定工业CT扫描工艺参数；
[0010]步骤4、对工业CT系统的探测器进行校准；将工业CT系统的投影数量设定为阈值；选择滤波片类型并进行适配；通过工业CT系统对试样扫描得到正弦图；
[0011]步骤5、使用工业CT系统的图像重建软件进行图像重建，过程中包括旋转中心校正和射束硬化校准；
[0012]步骤6、通过Avizo图像处理软件对重建图像进行滤波降噪处理，再进行交互式阈值分割得到试棒轮廓图像，对所述试棒轮廓图像进行Close操作，获得闭合内部孔洞试样灰度图像；将所述灰度图像与试棒轮廓图像做差运算，得到仅含孔洞的灰度图像；通过设置大于图像中试样材料灰度标准差的灰度阈值，对仅含孔洞的灰度图像进行灰度差值运算去除噪声，将当前图像中的孔洞所在体素灰度赋值为1，其余体素赋值为0，得到二值图像；
[0013]步骤7、通过Avizo图像处理软件的三维信息统计分析功能对所述二值图像进行分析，获得试棒中所有孔洞体积之和V
孔
，对所述交互式阈值分割得到试棒轮廓图像的试棒轮廓进行分析，获得试样体积V
试样
，计算获得试棒孔隙率P＝V
孔 /V
试样
。
[0014]进一步的，所述工业CT扫描工艺参数包括电压120kV，电流200μA，积分时间500ms。
[0015]进一步的，滤波片为1mm铜滤波片
[0016]进一步的，工业CT系统的投影数量的阈值为1000或1500。
[0017]进一步的，圆柱试棒直径为Ф10mm－Ф16mm。
[0018]进一步的，所述圆柱试棒的长度为60mm－80mm。
[0019]进一步的，圆柱试棒为激光增材制造TC4
[0020]进一步的，所述圆柱试棒通过胶接和/或捆绑的方式固定。
[0021]本专利技术的优点是：本专利技术开发了一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，克服了常规射线检测无法检出增材制造钛合金试棒内部微小缺陷的缺点，检出并统计了孔隙的几何特征，实现了对增材制造钛合金试棒内部质量的无损评价。
具体实施方式
[0022]事实上，可描述许多不同的示例并且这些示例不应该被解释为限于本文中阐述的示例。相反，描述这些示例，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。
[0023]具体实施例提供一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，包括如下步骤：
[0024]步骤1、将材料样品加工成圆柱试棒；
[0025]步骤2、将所述圆柱试棒固定在工业CT系统的转台中心位置；所述工业CT 系统中安装有Avizo图像处理软件；
[0026]步骤3、根据工业CT系统的DR成像确定CT扫描的高度范围，所述扫描的高度范围的计算公式为：DR成像的试样成像高度
×
DR成像的像素尺寸，成像高度为成像上下边界坐标高度值的差值；根据DR图像中的图像灰度分布直方图设定工业CT扫描工艺参数；
[0027]步骤4、对工业CT系统的探测器进行校准；将工业CT系统的投影数量设定为阈值；选择滤波片类型并进行适配；通过工业CT系统对试样扫描得到正弦图；
[0028]步骤5、使用工业CT系统的图像重建软件进行图像重建，过程中包括旋转中心校正和射束硬化校准；
[0029]步骤6、通过Avizo图像处理软件对重建图像进行滤波降噪处理，再进行交互式阈值分割得到试棒轮廓图像，对所述试棒轮廓图像进行Close操作，获得闭合内部孔洞试样灰度图像；将所述灰度图像与试棒轮廓图像做差运算，得到仅含孔洞的灰度图像；通过设置大于图像中试样材料灰度标准差的灰度阈值，对仅含孔洞的灰度图像进行灰度差值运算去除噪声，将当前图像中的孔洞所在体素灰度赋值为1，其余体素赋值为0，得到二值图像；
[0030]步骤7、通过Avizo图像处理软件的三维信息统计分析功能对所述二值图像进行分析，获得试棒中所有孔洞体积之和V
孔
，对所述交互式阈值分割得到试棒轮廓图像的试棒轮廓进行分析，获得试样体积V
试样
，计算获得试棒孔隙率P＝V
孔 /V
试样
。
[0031]实施例1
[0032]直径Ф15mm的激光增材制造TC4高周疲劳性能原始试棒工作段，其孔隙率检测方法如下：
[0033]该方法的步骤是：
[0034]1.1样品要求及安放
[0035]样品直径Ф15mm圆柱试棒，长度60mm，工作段长度约30mm，
[0036]1.2样品夹装及几何布置
[0037]将样品采用胶接并捆绑的方式固定在低密度亚克力延长棒工装上，放置于工业CT系统转台的中心位置附近，保证转动过程中不产生晃动；
[0038]1.3DR成像
[0039]根据工业CT系统的DR成像确定CT扫描的高度范围，所述扫描的高度范围的计算公式为：DR成像的试样成像高度
×
DR成像的像素尺寸，成像高度为成像上下边界坐标高度值的差值；扫描放大比13.3，像素尺寸约15μm，据此扫描范围包含30mm工作段。根据DR图像中的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造钛合金试棒内部孔隙无损评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将材料样品加工成圆柱试棒；步骤2、将所述圆柱试棒固定在工业CT系统的转台中心位置；所述工业CT系统中安装有Avizo图像处理软件；步骤3、根据工业CT系统的DR成像确定CT扫描的高度范围，所述扫描的高度范围的计算公式为：DR成像的试样成像高度
×
DR成像的像素尺寸，成像高度为成像上下边界坐标高度值的差值；根据DR图像中的图像灰度分布直方图设定工业CT扫描工艺参数；步骤4、对工业CT系统的探测器进行校准；将工业CT系统的投影数量设定为阈值；选择滤波片类型并进行适配；通过工业CT系统对试样扫描得到正弦图；步骤5、使用工业CT系统的图像重建软件进行图像重建，过程中包括旋转中心校正和射束硬化校准；步骤6、通过Avizo图像处理软件对重建图像进行滤波降噪处理，再进行交互式阈值分割得到试棒轮廓图像，对所述试棒轮廓图像进行Close操作，获得闭合内部孔洞试样灰度图像；将所述灰度图像与试棒轮廓图像做差运算，得到仅含孔洞的灰度图像；通过设置大于图像中试样材料灰度标准差的灰度阈值，对仅含孔洞的灰度图像进行灰度差值运算去除噪声，将当前图像中的孔洞所在体素灰度赋值为1，其余体素赋值为0，得到二值图像；步骤7、通过Avizo图像处理软件的三维信息统计...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔海燕，陈子木，胡正伟，王倩妮，高祥熙，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：