论文部分内容阅读
金属腐蚀图像真实再现了金属材料在特定介质中的腐蚀特征,是判断各种腐蚀类型、评价腐蚀程度、研究腐蚀规律与特征的重要依据。将计算机视觉的图像识别技术应用于腐蚀图像的研究中,可以充分利用计算机图像处理技术和现代数学的研究成果,有助于腐蚀图像的计算机识别和定量化计算。
本文基于图像识别技术研究了模拟海水介质中铸态AZ31、AZ40和AZ61镁合金的腐蚀演变过程。首先对腐蚀图像做中值滤波和直方图均衡化处理,建立了适宜的预处理方法。之后运用小波变换、分形、数学形态学等方法提取腐蚀特征。结果表明,预处理后的腐蚀图像目标特征更加突出,更有利于提取腐蚀特征。AZ40镁合金的腐蚀逐渐从点蚀和丝状腐蚀向全面腐蚀发展,腐蚀不断发生且扩展较快;腐蚀形貌的均匀度不断减小,腐蚀产物稀疏且分布不均匀,腐蚀形貌有朝均匀发展的趋势。通过比较AZ61和AZ31镁合金的腐蚀演变过程得出,前者的耐蚀性能和腐蚀形貌均匀性均优于后者,初期二者腐蚀均始于一些分散区域,表现为点蚀特征;随着腐蚀时间延长,AZ31腐蚀连通区域迅速扩展,腐蚀形貌表现为大面积腐蚀,一些未腐蚀(或轻微腐蚀或腐蚀产物沉积)区域离散分布在合金表面;而AZ61扩展较慢,始终表现为点蚀,腐蚀形貌表现为小尺寸腐蚀区域离散分布在合金表面。AZ61腐蚀连通区域的尺寸要明显小于AZ31,二者的腐蚀形貌基本相反。三种镁合金的腐蚀区域均具有统计意义上的分形特征。
另外研究了轧制态AZ31、AZ40和AZ61镁合金微观组织的腐蚀演变过程。结果表明,轧制态AZ31和AZ40镁合金微观组织的腐蚀演变过程比较相似,腐蚀不断发生,均呈现从晶粒四周向中心发展的趋势;二者晶粒内部的腐蚀主要集中在晶粒边缘(接近晶界的区域),晶界处析出的β相均比较少;AZ40的微观组织腐蚀演变过程慢于AZ31,决定前者的耐蚀性能优于后者。AZ61镁合金中铝的含量高于AZ31和AZ40,导致晶界处析出的p相明显多于后两者,决定AZ61镁合金微观组织的腐蚀演变过程慢于后两者,耐蚀性能最优;AZ61镁合金晶界处析出的p相以离散小区域的形式分布于合金表面,虽能起到一定的阻挡作用,但还是不能有效阻止腐蚀的不断发生。
最后还研究了硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸钐三种稀土盐溶液中AZ31镁合金的成膜过程。结果表明:铈膜、镧膜、钐膜均不具备严格自相似性,只具有统计意义上的自相似性,属于无规分形;整体与局部均具有分形特征。三种稀土膜的分维数随成膜时间呈现不同的变化趋势;AFM扫描范围对分维数的变化趋势影响不大,但会影响分维数值的大小。AFM扫描范围越大,则分维数越大;钐膜的复杂程度和精细程度最高,成膜过程中表面形貌的变化也最剧烈;而铈膜和镧膜的变化相对比较平缓,二者特征比较相似,而镧膜的复杂程度高于铈膜。