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文檔簡介
1、本文采用熱爆反應(yīng)合成法制備TiAl及TiAl(Nb、B)金屬間化合物粉末,利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS),原位制備了Ti2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料,并對Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料進行了熱處理。通過對MATLAB圖像工具箱的研究,得到一整套適用于Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料SEM圖像的處理程序。通過對分形理論的研究,以MATLAB為平臺,編寫了計算盒維數(shù)和多重分形譜的程序,得到分形維
2、數(shù)與宏觀性能之間的關(guān)系。
在MATLAB圖像處理工具箱中,依次經(jīng)過離散余弦變換、直方圖增強、維納濾波、邊緣檢測、閥值分割、腐蝕與膨脹等過程,將圖像的信息進一步壓縮,使象素值盡量均勻分布,除去圖片中夾雜的噪聲,迸一步提取圖片中的關(guān)鍵部分,從而將圖片轉(zhuǎn)變成為規(guī)范的二值圖像。
對簡單分形中盒維數(shù)原理的分析,將計算過程逐步分解,通過MATLAB程序計算得到分形維數(shù)值。研究發(fā)現(xiàn)Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的斷面和表面
3、都存在分形特征,不同的熱處理方式得到樣品的分形維數(shù)是不同的。
研究過程中我們發(fā)現(xiàn),分形網(wǎng)格劃分越細(xì),分形維數(shù)越小,分形維數(shù)計算越準(zhǔn)確,并且含有B元素的樣品,比不含B元素的樣品的分形維數(shù)普遍都要大。這是因為由于舊的平衡被打破,材料內(nèi)部的微小變化被放大,隨機的微小漲落導(dǎo)致新的穩(wěn)定有序狀態(tài)生成,宏觀性能發(fā)生更大的變化,使用分形維數(shù)可以很好的反應(yīng)這些變化。
進一步研究表明,Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的斷面SEM圖
4、像的分形維數(shù)隨著斷裂韌性、彎曲強度的升高而增大,呈現(xiàn)脆性材料特征。而Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料在低溫?zé)崽幚頃r斷裂韌性隨著分形維數(shù)的增大而減小。Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料表面分形維數(shù)的增大是因為α2/Υ層片晶團的增多的結(jié)果,從而使得Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料界面復(fù)雜程度增加,分形維數(shù)不斷增大。
我們分別得到Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料在不同熱處理制度下分形維數(shù)與斷裂韌性、彎曲強度的定量關(guān)系,從而為使用SEM圖像
5、定量分析Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的力學(xué)性能打下了堅實的基礎(chǔ)。
對多重分形譜原理的分析,將計算過程逐步分解,通過MATLAB程序計算得到Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料快速熱處理制度下的多重分形譜。研究發(fā)現(xiàn)在r=0.0625處,1nxq(r)與lnr有小波動。除此之外,不管r的取值如何,整個區(qū)間上線性關(guān)系良好,分形特征明顯。
在1403K的快速熱處理制度下,τ(q)與q之間存在良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)達到9
6、9.99%,廣義分形維數(shù)D(q)與q之間走勢較平緩,從而得到的試樣斷層比較均勻,屬于單分形。在1473K的快速熱處理制度下,τ(q)與q在q∈[-3,-1]處產(chǎn)生了一個突起,非線性關(guān)系明顯。廣義分形維數(shù)D(q)與q之間走勢較陡峭。得到α~f(α)的鐘狀關(guān)系,譜線對稱較好,且譜寬較大,試樣斷層分布不均勻,多重分形特征明顯。
最后我們通過MATLAB紋理濾鏡進行材料表面紋理分割,還原樣品SEM圖像的三維立體結(jié)構(gòu),直觀觀察了SE
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