鑄件微觀組織結(jié)構(gòu)三維重構(gòu)技術(shù)研究.pdf

1、在材料科學(xué)的研究中,科學(xué)的定量表征和實(shí)驗(yàn)觀察一直是材料三維微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)研究的核心問(wèn)題。而三維重構(gòu)是顯示三維結(jié)構(gòu)最基本的方法，提供全面真實(shí)而準(zhǔn)確的三維空間組織信息。通過(guò)工藝來(lái)控制材料成形過(guò)程，從而控制得到所需要的微觀結(jié)構(gòu)，是科研工作者的研究目標(biāo)。
　　本研究提出了本實(shí)驗(yàn)室中基于連續(xù)切片法三維重構(gòu)基本操作流程，及三維組織定量表征分析方法。運(yùn)用三維重構(gòu)方法，重構(gòu)獲得不同工藝條件下鑄件的三維微觀組織，并進(jìn)行定量表征分析。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品中各

2、鑄件內(nèi)初生相組織和共晶相組織進(jìn)行三維重構(gòu)，開辟了在三維的基礎(chǔ)上對(duì)鑄件進(jìn)行定量表征和研究分析的新方法，這對(duì)流變成形工藝有著實(shí)際指導(dǎo)意義。
　　重構(gòu)結(jié)果分析表明，三維和二維形貌的微觀組織所反映的數(shù)據(jù)信息有很大不同。重構(gòu)得到在液態(tài)鑄造工藝條件下A356鋁合金三維枝晶組織，測(cè)得某單個(gè)枝晶組織中相鄰二次枝晶間距約23.94μm，一次枝晶主軸長(zhǎng)338.58μm，兩個(gè)二次枝晶夾角約29.63°。對(duì)半固態(tài)鑄造條件下A356鋁合金中單個(gè)橢球晶進(jìn)行三

3、維重構(gòu)，測(cè)得橢球晶的長(zhǎng)軸為91.29μm，短軸為72.19μm，橢球晶的表面積S=21618.01μm2，而體積V=285457.52μm3，平均球徑D=81.71μm，經(jīng)過(guò)計(jì)算球整度 F=0.91。重構(gòu)液態(tài)輪轂壓鑄件中單個(gè)枝晶組織，其總體積約為V=11115861.13μm3，實(shí)體總表面積S=1219573.59μm2。重構(gòu)得到鑄件中縮孔缺陷的內(nèi)空腔三維實(shí)體形貌，經(jīng)測(cè)量得內(nèi)空腔表面積為2705.81μm2，裹氣容量約為9749.71μ

4、m3。縮孔內(nèi)空腔中有很多針尖狀的凸起和凹槽，表面并不光滑。所重構(gòu)的半固態(tài)壓鑄件中初生相總體積約為178274564.33μm3，整個(gè)實(shí)體總體積約為236044691μm3，經(jīng)計(jì)算得固相分?jǐn)?shù)F為0.76。對(duì)初生相的局部區(qū)域進(jìn)行三維重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)初生相近球晶之間大部分互相融合連接在一起。利用剖切功能得到各種剖切視圖，對(duì)所需要研究的區(qū)域進(jìn)行更加細(xì)致化的研究。在透明模式下觀察研究初生相微觀組織結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體形貌更加方便明了，甚至可以在組織內(nèi)部進(jìn)行三