硬质合金显微结构的图像分析及力学仿真

发布时间：2021-05-16 14:09

　　硬质合金是由性质差异较大的硬质相WC和黏结相Co组合而成的复合材料,因此其力学性能受体积分数、晶粒度、邻接度及其晶粒分布等信息的重要影响。所以WC-Co硬质合金的微观结构表征显得十分重要,在传统的二维微观结构表征中,在扫描电子显微照片（SEM）上的线性截取是测定WC-Co硬质合金中碳化物晶粒尺寸和邻接度的最常用测量方法,但是这需要繁琐和主观的测量,并且严格依赖于显微照片的质量以及晶界的确定和定义。在本文的研究中,已经成功的开发运用了具有两种关键技术的自动图像分析程序,即最大类别方差法和改进的分水岭算法,用这种方法对WC-16Co硬质合金的图像分析很容易获得一致的微观结构参数。然后采用数量加权与面积加权两种不同方法表征WC平均晶粒尺寸。根据实验的结果,发现了一系列的经验关系。不管是采用数量加权还是面积加权,WC晶粒大小的变化和Co粘结剂的平均自由程对硬质合金邻接度几乎无影响;WC的平均晶粒尺寸与Co粘结剂的平均自由程λ程线性相关;硬质合金的硬度与WC平均晶粒尺寸的平方根倒数成线性相关关系,并且符合Chermont和Osterstock的模型。虽然现在还不能判定,数量加权和面积加权测得的W... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 硬质合金研究背景
        1.1.1 硬质合金材料概述
        1.1.2 我国硬质合金刀具以及微观结构参数研究的发展现状
    1.2 硬质合金材料的微观结构参数
        1.2.1 WC晶粒度
        1.2.2 Co相平均自由程
        1.2.3 邻接度
        1.2.4 WC、Co相等体积分数
    1.3 硬质合金材料微观图像分析技术
    1.4 硬质合金材料模拟与仿真技术
        1.4.1 计算机模拟技术概述
        1.4.2 微观结构模拟技术研究现状
        1.4.3 力学性能的有限元方法研究现状
    1.5 课题研究的主要内容
        1.5.1 本文的选题依据
        1.5.2 本文的研究目的及意义
        1.5.3 本文研究的主要内容及创新点
    1.6 论文的结构安排
第二章 不同晶粒度WC-Co硬质合金的实验原理及方法
    2.1 实验仪器设备
        2.1.1 基体材料的准备
    2.2 实验流程与原料
        2.2.1 实验流程
        2.2.2 实验原料
        2.2.3 硬质合金烧结工艺
    2.3 主要实验仪器
        2.3.1 高温烧结炉
        2.3.2 扫描电镜
    2.4 硬质合金微观结构与力学性能测定
        2.4.1 微观结构表征
        2.4.2 硬度的测试
    2.5 本章小结
第三章 WC-Co硬质合金图像处理及微观参数的测定
    3.1 WC-Co硬质合金SEM图像的采集
    3.2 WC-Co硬质合金SEM图像处理
        3.2.1 基于WC-Co硬质合金的阈值分割
        3.2.2 改进的分水岭算法的WC-Co颗粒分割
        3.2.3 WC/WC边界提取
        3.2.4 WC-Co边界提取
    3.3 硬质合金主要微观参数的测定
        3.3.1 体积分数的测定
        3.3.2 晶粒度的测定
        3.3.3 WC邻接度的测定
        3.3.4 Co相平均自由程的测定
    3.4 样品的主要微观结构参数与维氏硬度
        3.4.1 主要微观结构参数之间的关系
        3.4.2 硬度与微观结构参数之间的关联
    3.5 本章小结
第四章 WC-Co硬质合金Co含量的变化对力学性能的模拟分析
    4.1 杨氏模量简介
    4.2 等效泊松比简介
    4.3 WC-Co硬质合金等效杨氏模量的有限元预测
        4.3.1 代表性体积单元的选取
        4.3.2 建立有限元计算模型
        4.3.3 等效杨氏模量的有限元模拟计算结果分析与讨论
    4.4 WC硬质合金等效泊松比有限元模拟
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
硕士在读期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超细晶WC-Co硬质合金抗拉强度有限元计算方法研究[J]. 肖杰,张贞贞,张瑞勇,沈伟,任卫.  塑性工程学报. 2018(01)
[2]超粗晶粒硬质合金截齿性能表征参数的探讨[J]. 张颢,钟耿,赵东.  凿岩机械气动工具. 2016(03)
[3]计算机技术在材料科学中的应用[J]. 田博.  电子技术与软件工程. 2016(04)
[4]基于图像处理的泥沙轮廓提取对比分析[J]. 许琳娟,曹文洪,刘春晶.  中国水利水电科学研究院学报. 2015(01)
[5]WC-Co硬质合金微观结构的自适应参数化模型[J]. 童和强,梁海成,张光亮,谢文,Huang Qianbao,陈响明,王社权,杨力.  硬质合金. 2014(05)
[6]海水中悬浮颗粒图像的二值化问题[J]. 于翔,于连生.  海洋技术. 2013(04)
[7]粘结相Co的切变机制及微观结构的研究[J]. 谢晨辉,周华堂,彭宇.  硬质合金. 2013(05)
[8]WC-Co硬质合金微观结构的参数化模型[J]. 王东,赵军,李安海,王泽明.  材料工程. 2013(01)
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[10]应用Canny算法和灰度等高线的金相组织封闭边缘提取[J]. 邓仕超,刘铁根,萧泽新.  光学精密工程. 2010(10)

硕士论文
[1]五轴联动数控加工中心双摆转台的设计[D]. 陈萌.北京工业大学 2016
[2]WC-Co硬质合金断裂韧性测试方法与韧性评价研究[D]. 胡山.湖南大学 2013
[3]WC-Co硬质合金机械性能的数值模拟与实验研究[D]. 施俊波.武汉理工大学 2013
[4]WC-Co硬质合金微观结构建模及性能预测[D]. 王泽明.山东大学 2012
[5]基于形态学分水岭算法的细胞图像分割[D]. 高静.吉林大学 2008
[6]金相组织图像分析中关键算法研究[D]. 汤力琨.四川大学 2005



本文编号：3189831