[发明专利]一种陶瓷基复合材料的细观结构表征方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料的细观结构表征方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：对陶瓷基复合材料进行XCT扫描，导出垂直于材料轴向的一系列含有距离标尺的原始切片；

步骤二：根据标尺计算出切片中每个像素的面积Every_Pixel_Area；

步骤三：确定并裁剪出材料所在的矩形区域，记录裁剪框的长宽，获得裁剪后的图像；

步骤四：确定图像基体和纤维、孔隙的像素值分布范围，将孔隙像素值均设为0，基体和纤维像素值设为预设值Matrix_Fiber_Value，获得图像Crop_Image_1；所述步骤四中，确定图像基体和纤维、孔隙的像素值分布范围具体包括：

1)确定孔隙的像素值分布范围，并将此范围内的像素值均变为0；

2)对图像使用平滑滤波器进行平滑处理；

3)再次确定平滑后图像基体和纤维、孔隙的像素值分布范围：孔隙的像素值分布范围为步骤1)确定范围的1.75倍～2.5倍，大于此范围的像素均为基体和纤维；

步骤五：使用Canny边缘计算方法，获得仅包含材料边缘的二值图像，并获得材料最外侧的边缘矩阵Edge，将边缘的像素值表示在裁剪后的图像上进行对比；所述步骤五中，使用四连通区域的方法对材料内部不同的部分进行分区标记，并删除连通像素小于设定值的区域；将所求得的边缘的像素值表示在裁剪后的图像上进行对比，经人工判断，如果两者吻合度较高，则进行下一步操作，反之重复步骤四；

步骤六：使用8连通区域对图像区域进行标记，结合闭运算操作使得标记区域数量为1，并使用像素值Value对该区域进行填充，记录该区域所包含的像素总数All_Sectional_Pixel，获得图像BW3；所述步骤六中，使用8连通区域对材料内部不同的区域进行标记，如果标记为1则表明边缘包围的区域为一个整体，反之则进行闭运算操作，使得相邻之间的区域被连接，再次计算标记区域数量，直至标记数量为1；

步骤七：使用每个像素的面积Every_Pixel_Area与像素总数All_Sectional_Pixel相乘得出材料的横截面积Area_Mini；

步骤八：循环检测满足图像Crop_Image_1内像素值为0与图像BW3内像素值为1的坐标，记录为Location_Hole矩阵；所述步骤八中，Location_Hole矩阵的第一列为图像横坐标，第二列为图像纵坐标；

步骤九：比较边缘矩阵Edge与Location_Hole矩阵重合的像素坐标，并将其从Location_Hole矩阵中剔除，记录孔隙的像素数量Count_Hole，获得孔隙的截面积Area_Hole；

步骤十：计算纤维的截面积Area_Fiber以及体积含量Ratio_Fiber，并结合材料的横截面积Area_Mini、孔隙的截面积Area_Hole，计算基体和界面的截面积Area_Matrix_Interface以及体积含量Ratio_Matrix_Interface；所述步骤十具体如下：

1)根据纤维单丝数量N，以及纤维半径Rf，计算出纤维的截面积Area_Fiber：

Area_Fiber＝N*π*Rf²

进而计算出纤维的体积含量为：

Ratio_Fiber＝Area_Fiber/Area_Mini

2)计算基体和界面的截面积以及体积含量分别为：

Area_Matrix_Interface＝Area_Mini-Area_Hole-Area_Fiber

Ratio_Matrix_Interface＝Area_Matrix_Interface/Area_Mini；

步骤十一：对每一张切片进行步骤二到步骤十的处理后，获得各细观组分分别在切片上的位置并进行表征。

2.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的细观结构表征方法，其特征在于：所述步骤二中，确定标尺在切片中的行数，并计算标尺长度所占的像素数量，使用标尺的总长度Ruler_Length除以其所占的像素数量，得出每个像素的长度Unit_Length，并通过像素的正方形特性，计算每个像素的面积Every_Pixel_Area。

3.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的细观结构表征方法，其特征在于：所述步骤十一中，根据各细观组分分别在切片内的位置，单独提取切片上的每种组分，按照每张切片的实际厚度进行纵向拉伸，获得孔隙的三维空间分布情况，以及带基体的纤维束的空间分布情况。