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专利号: 2023103225218
申请人: 兰州石化职业技术大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

S100,采用激光熔覆技术在基体材料表面制备熔覆涂层材料,并获得基材试样和涂层试样;

S200,同时对所述基材试样和所述涂层试样进行多次耐磨测试,依次在耐磨测试前和多次耐磨测试后利用扫描电子显微镜观测表面形貌,分别获得对应多个SEM基材图像和SEM涂层图像;

S300,对所述多个SEM基材图像和SEM涂层图像进行提取边缘处理,得到标准腐蚀图例;

S400,采用扫描电子显微镜观测多次耐磨测试后所述涂层试样的截面形貌,测量得到涂层厚度;

S500,结合所述标准腐蚀图例和所述涂层厚度计算立体腐蚀度,用于表征所述熔覆涂层材料的耐腐蚀性能。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测方法,其特征在于,在S100中,采用激光熔覆技术在基体材料表面制备熔覆涂层材料,并获得基材试样和涂层试样的方法具体为:先对所述基体材料进行精磨处理,去除表面氧化层;并用丙酮清洗,去除表面油污和/或其他杂质;选择粒径为40微米 80微米的合金粉末干燥后置入激光熔覆系~统的送粉器,利用所述激光熔覆系统在所述基体材料表面制备得到熔覆涂层材料;并使用线切割设备将所述熔覆涂层材料切割成长方体试样,经过超声清洗后得到所述涂层试样;

利用所述线切割设备对所述基材材料切割成与所述涂层试样尺寸大小一致的长方体试样,经过超声清洗后得到所述基材试样。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测方法,其特征在于,在S300中,对所述多个SEM基材图像和SEM涂层图像进行提取边缘处理,得到标准腐蚀图例的具体方法为:S301,设定耐磨测试次数序号为p,p值的取值范围为p∈[0,Num],其中Num为耐磨测试的总次数;分别对第p次耐磨测试后得到的SEM基材图像和SEM涂层图像进行归一化、高斯去噪的图像预处理,对应得到第p个标准SEM基材图像和第p个标准SEM涂层图像;其中,将第p个标准SEM基材图像记作BS(p),第p个标准SEM涂层图像记作CS(p);当p=0时,BS(0)和CS(0)分别表示为在耐磨测试前的标准SEM基材图像和标准SEM涂层图像;

S302,遍历p值取值范围,计算第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像记作Cor(p),其计算公式为:;

其中,利用显微硬度仪对第p次耐磨测试后的所述基材试样和所述涂层试样进行硬度测试,HC(p)为第p次耐磨测试后的所述涂层试样的显微硬度值,HB(p)为第p次耐磨测试后的所述基材试样的显微硬度值,单位均为HV;Image函数表示为对图像中各个像素对应的像素值进行数值运算,Image[CS(p)‑BS(p)]表示为对第p个标准SEM涂层图像和第p个标准SEM基材图像中各个像素对应的像素值作减法运算,即计算得到各个像素对应的像素差值;Cor(p)具体为对第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像的各个像素进行计算,计算第p次耐磨测试后的所述基材试样和所述涂层试样对应的显微硬度值作比值得到硬度比,并与各个像素对应的像素差值的绝对值作相乘,得到涂层磨损表征图像中各个像素对应的数值;

S303,遍历p值取值范围,利用边缘检测算法检测第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像,取各个边缘线所构成区域中包含像素点最多的对应边缘线作为磨损气孔边界线,并计算所述磨损气孔边界线所构成区域内所有像素点对应的像素值总和与所述第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像中所有像素点对应的像素值总和作比值作为第p个磨损气孔面积,记作area(p);

S304,计算多次耐磨测试后的标准腐蚀图例记作ABR,其计算公式为:

;

其中,Cor(p)为第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像,Cor(0)为在耐磨测试前的涂层磨损表征图像;|Cor(p)‑Cor(0)|表示为计算第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像与耐磨测试前的各个像素对应的像素值作差并取绝对值得到像素差值;area(p)为第p次耐磨测试后的涂层磨损表征图像对应的第p个磨损气孔面积;mean(area)为在p值取值范围内多个涂层磨损表征图像对应的多个磨损气孔面积的平均值;Cor(p)×mean(area)的相乘过程具体为mean(area)与Cor(p)中各个像素对应的像素值相乘;ln为取自然对数;计算ABR的方法为:取|Cor(p)‑Cor(0)|值与area(p)值相乘,并与mean(area)与Cor(p)中各个像素对应的像素值相乘得到的数值作差值计算,并在p值取值范围[1,Num]内计算其差值的总和,该差值的总和除以(Num‑1)得到该差值的均值,将该差值的均值取自然对数得到ABR值。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测方法,其特征在于,在S500中,结合所标准腐蚀图例和所述涂层厚度计算立体腐蚀度,用于表征所述熔覆涂层材料的耐腐蚀性能的方法为:S501,采用X射线能谱仪分别在耐磨测试前和多次耐磨测试后测量所述涂层试样的过渡层的各个元素含量;

S502,利用边缘检测算法检测所述标准腐蚀图例,将各个边缘线所构成区域中所有像素点的像素值总和最大的对应区域作为标准腐蚀表面区域,将其区域内对应所有像素点的像素值总和记作标准腐蚀系数;

S503,结合所述标准腐蚀系数和所述涂层厚度计算无量纲化的立体腐蚀度记作DimenC,其计算公式为:,

;

其中,DimenC表示为所述涂层试样由无量纲化计算的立体腐蚀度,∑ω表示为计算所有ω值对应的DimenC(ω)的累加总和,Nonmean函数表示为无量纲化计算平均数;DimenC(ω)表示为所述涂层试样中元素为ω的立体腐蚀度,StandC表示为所述标准腐蚀系数,TH为所述涂层厚度,单位为微米;ρc表示为所述合金粉末的密度,ρb表示为所述基体材料的密度,单3

位均为kg/m ;ωc表示为合金粉末中元素为ω的质量百分数,ωb表示为基体材料中元素为ω的质量百分数,ωabr表示为所述涂层试样中元素为ω的质量百分数,单位均为%。

5.一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测系统,其特征在于,所述一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测系统包括:处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项中一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测方法中的步骤,所述一种基于激光熔覆涂层耐腐蚀性能的检测系统运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中。