基于图像识别分析的共晶高熵合金抗磨蚀性能研究

发布时间：2023-03-21 18:58

　　金属材料因含沙水流造成的磨蚀失效现象极易诱发水力机械过流部件的损坏,严重影响着水力机械的效率以及安全稳定运行。为了提高水力机械的使用寿命,需要寻找性能更好的材料,共晶高熵合金(EHEA)是一种新型的耐磨金属材料,然而其在水力机械工作环境中的抗磨蚀性能及其定量评估的研究较少。本文设计制造了能够有效加速材料磨蚀过程的喷射磨蚀试验装置,对共晶高熵合金NiCoCrFeNb0.45以及水力机械常用的不锈钢04Cr13Ni5Mo和中碳钢45钢进行了不同冲蚀角度下的加速磨蚀试验,对比分析了共晶高熵合金的抗磨蚀性能。为了进一步探究NiCoCrFeNb0.45的磨蚀规律以及失效机制,本文借助数字图像处理技术,对材料磨蚀图像进行灰度变换、二值化以及小波变换处理,并结合现代数学中的分形理论,提取和分析磨蚀形貌图像的特征值,研发一系列智能、可靠的用于表征金属材料磨蚀损伤积累程度的新方法。主要结果表明:(1)共晶高熵合金NiCoCrFeNb0.45磨蚀失重量低于其他两种材料的2倍以上,表现出优异的抗冲蚀磨蚀性能,其磨蚀量在45°时达到最大值,体现出高延展性材料的磨蚀机制。冲蚀角度较小时,NiCoCrFeNb0....

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外水力机械磨蚀现状研究
        1.2.1 冲蚀与空蚀磨损机理
        1.2.2 磨蚀试验设备研究现状
    1.3 水力机械金属材料的研究现状
    1.4 金属材料失效评估技术的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 磨蚀图像特征的识别方法
    2.1 磨蚀形貌图像的采集
    2.2 磨蚀形貌图像的处理方法
        2.2.1 磨蚀形貌图像的数字化
        2.2.2 磨蚀形貌图像的类型
        2.2.3 磨蚀形貌图像的去噪与增强
    2.3 磨蚀形貌图像的特征分析
        2.3.1 磨蚀形貌灰度矩阵的统计特征
        2.3.2 磨蚀形貌的二值化特征
        2.3.3 磨蚀形貌的小波变换特征
        2.3.4 磨蚀形貌的分形特征
    2.4 本章小结
3 磨蚀试验研究内容及方法
    3.1 试验设备及原理
    3.2 金属材料制备
    3.3 材料的力学性能及微观组织
    3.4 金属材料试件及预处理
        3.4.1 试件表面预处理
    3.5 磨蚀试验分析方法与仪器
        3.5.1 磨蚀分析方法
        3.5.2 磨蚀分析仪器
    3.6 磨蚀试验方法及参数设置
    3.7 本章小结
4 不同冲蚀角度的磨蚀试验分析
    4.1 不同试验参数对不同材料磨蚀的影响
        4.1.1 冲蚀时间对磨蚀试验的影响
        4.1.2 冲击角度对磨蚀试验的影响
        4.1.3 力学性能对磨蚀试验的影响
    4.2 磨蚀参数相关性分析
    4.3 材料磨蚀形貌图像分析
        4.3.1 倾斜角度冲蚀磨损形貌
        4.3.2 垂直冲蚀磨损形貌
        4.3.3 空蚀形貌
    4.4 本章小结
5 基于共晶高熵合金磨蚀形貌的图像分析
    5.1 磨蚀形貌图像处理工具的选择
    5.2 磨蚀形貌图像的预处理
        5.2.1 平滑滤波去噪
        5.2.2 灰度变换增强
        5.2.3 直方图均衡化
    5.3 磨蚀形貌图像特征提取
        5.3.1 基于灰度矩阵的磨蚀形貌图像特征提取
        5.3.2 基于二值图像的磨蚀图像特征提取
        5.3.3 基于小波变换的磨蚀图像特征提取
        5.3.4 基于分形理论的磨蚀图像特征提取
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 文章总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间成果总结



本文编号：3767116