铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价方法与流程

本发明涉及复合材料，特别是涉及铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价方法。

背景技术：

1、随着航空航天、高端交通装备的快速发展，轻质高强的铝基复合材料得到越来越多的重视和应用，已逐渐成为各行各业不可或缺的材料，因此对铝基复合材料的性能指标要求也愈发严苛和严谨。但由于这是一种新型材料，很多相关的性能评价方法都还不成熟，其中，增强相不均匀性的评价方法也还没有相应标准或公知公认的方法，尤其是针对多种增强相增强的铝基复合材料，该方面的评价方法更是一片空白。

2、cn102495062a公开了一种颗粒增强铝基复合材料组织均匀性评定方法，但仅针对于2％～8％陶瓷颗粒含量的铝基复合材料，且仅能用于颗粒增强材料，纤维、晶须等增强铝基复合材料或多个增强相同时存在的情况下均不适用，且陶瓷含量高的情况下，因计数法工作量大且颗粒肉眼不好区分也无法应用。

3、此外，还有计数法、面积法、画线计数法等。计数法为将金相视野划分为多个区域，数出每个区域的陶瓷颗粒数量，并计算其之间的偏差，从而对不均匀性进行评价，但其不适用于纤维、晶须等增强铝基复合材料；面积法为计算不同金相视野中陶瓷颗粒所占面积与整体面积的比例，即陶瓷颗粒的面积含量，进而计算不同视野下的偏差值来作为不均匀性的评价，但面积含量的计算没有标准方法，受人为因素影响较大；画线计数法为在一个金相视野中画出n条等长线段，分别计算每根线段穿过的陶瓷颗粒数量，并计算之间的偏差，但适用于不均匀性较大的复合材料的评价。并且，以上方法并没有体现一个样品不同方向、维度上的增强相不均匀性的差异。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价方法，该方法不仅适用于需评价增强相为单一种类的铝基复合材料，而且适用于需评价增强相为多种类的铝基复合材料，并且，即使铝基复合材料中需评价增强相的质量含量高达70％，其评价结果准确度也较高。

2、一种铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价方法，包括以下步骤：

3、提供含有需评价增强相的铝基复合材料，在所述铝基复合材料中选取三个互相垂直的截面制备金相观测面，在每个所述金相观测面上选取五个视场，每个视场拍摄一张金相照片；

4、在每张金相照片中筛选出所述需评价增强相，计算得到每张金相照片中需评价增强相的面积占比；

5、根据算式一，分别计算得到每个金相观测面中需评价增强相的面积占比均值，所述算式一表示如下：

6、

7、其中，表示j号金相观测面中需评价增强相的面积占比均值，j＝1，2，3；

8、xji表示j号金相观测面中i号视场金相照片中需评价增强相的面积占比，i＝1，2，3，4，5；

9、根据算式二，分别计算得到每个金相观测面中需评价增强相的不均匀性，所述算式二表示如下：

10、

11、其中，kj表示j号金相观测面中需评价增强相的不均匀性，j＝1，2，3；

12、xji表示j号金相观测面中i号视场金相照片中需评价增强相的面积占比，i＝1，2，3，4，5；

13、表示j号金相观测面中需评价增强相的面积占比均值，j＝1，2，3；

14、根据算式三，计算得到三个金相观测面中需评价增强相的不均匀性的平均值，所述算式三表示如下：

15、

16、其中，表示三个金相观测面中需评价增强相的不均匀性的平均值；

17、kj表示j号金相观测面中需评价增强相的不均匀性，j＝1，2，3；

18、根据算式四，计算得到所述铝基复合材料中需评价增强相的不均匀性，所述算式四表示如下：

19、

20、其中，k表示所述铝基复合材料中需评价增强相的不均匀性；

21、k1表示1号金相观测面中需评价增强相的不均匀性；

22、k2表示2号金相观测面中需评价增强相的不均匀性；

23、k3表示3号金相观测面中需评价增强相的不均匀性；

24、表示三个金相观测面中需评价增强相的不均匀性的平均值；

25、根据所述k值，判断所述铝基复合材料中需评价增强相的不均匀性，k值越大，说明所述铝基复合材料中需评价增强相越不均匀，k值越小，说明所述铝基复合材料中需评价增强相越均匀。

26、在其中一个实施例中，所述三个互相垂直的截面由以下方法获得：

27、在所述铝基复合材料中任意选取一个点作为原点，从所述远点延伸出三条相互垂直的射线，分别标记为x轴、y轴和z轴；

28、将所述x轴和y轴所在的平面标记为xy面，将所述x轴和z轴所在的平面标记为xz面，将所述y轴和z轴所在的平面标记为yz面，分别选取xy面、xz面和yz面作截面切割，得到三个互相垂直的截面。

29、在其中一个实施例中，所述需评价增强相的筛选方法如下：

30、将所述金相照片导入金相图片分析软件中，利用所述软件识别出与所述需评价增强相同种类的增强相。

31、在其中一个实施例中，与所述需评价增强相同种类的增强相的识别方法如下：

32、利用所述软件中的二值提取指令，颜色区间的最低值选择所述需评价增强相rgb值中的最小值-x，颜色区间的最高值选择所述需评价增强相rgb值中的最大值+x，所述x的取值范围为10～30。

33、在其中一个实施例中，所述需评价增强相的筛选方法还包括在识别出与所述需评价增强相同种类的增强相后，利用所述软件筛选出在尺寸范围内的与所述需评价增强相同种类的增强相。

34、在其中一个实施例中，所述在尺寸范围内的与所述需评价增强相同种类的增强相的筛选方法如下：

35、利用所述软件识别出与所述需评价增强相同种类的增强相后，利用所述软件中的颗粒筛选指令，将筛选指数设置为长轴，单位设置为微米，尺寸选择范围根据情况分别选择所述需评价增强相中各增强相的尺寸范围或直接选择所述需评价增强相整体的尺寸范围。

36、在其中一个实施例中，所述需评价增强相中各增强相的尺寸范围或整体的尺寸范围由以下方法获得：

37、在每张金相照片中找到所述需评价增强相中的各增强相；

38、分别测量得到所述各增强相的最大尺寸和最小尺寸，即可得到所述需评价增强相中各增强相的尺寸范围或整体的尺寸范围。

39、在其中一个实施例中，所述各增强相的最大尺寸和最小尺寸的测量方法如下：

40、在各增强相中分别选取目测长度排名前5～10和倒数5～10的增强相；

41、分别测量得到所述排名前5～10和倒数5～10的增强相的尺寸；

42、各增强相中排名前5～10的最大尺寸分别为各增强相的最大尺寸，各增强相中排名倒数5～10的最小尺寸分别为各增强相的最小尺寸。

43、在其中一个实施例中，所述每张金相照片中需评价增强相的面积占比的计算方法如下：

44、利用所述软件中的二相面积含量指令，分别得到所述需评价增强相中各增强相的面积占比之后，相加，得到所述需评价增强相整体的面积占比；

45、或，利用所述软件中的二相面积含量指令，直接得到所述需评价增强相整体的面积之比。

46、上述铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价方法，通过在铝基复合材料中选取三个互相垂直的截面制备金相观测面进行金相分析，通过先计算得到每个金相观测面中需评价增强相的不均匀性，再通过计算得到三个金相观测面中需评价增强相不均匀性的平均值，最后通过计算得到铝基复合材料中需评价增强相的不均匀性，相较于只取一个截面制备金相观测面进行金相分析，评价结果更为准确；同时，该方法是以每张金相照片中需评价增强相的面积占比作为基础数据计算得到最终的铝基复合材料中需评价增强相的不均匀性，不仅可以表征所有增强相的不均匀性，也可以表征特定增强相的不均匀性，因此，适用于高含量、多种类增强铝基复合材料中需评价增强相不均匀性的评价，应用范围更广。

47、此外，该方法综合考虑了材料在不同方向上增强相均匀性的差异，耦合了不同方向不均匀性计算的结果，对于铝基复合材料中需评价增强相的评价更客观，更全面，更有代表性，不仅适用于各向同性材料，也适用于各向异性材料。