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高含量可磨耗封严涂层第二相颗粒尺寸与分布均匀性定量表征

可磨耗封严涂层；分布均匀性；面积分数多尺度分析；反演

多相非均质可磨耗封严涂层中非金属相随机分散在金属基体中，组成相尺寸变化范围大、边界粗糙、形貌和分布随机，独特的蜂窝网结构和固有随机性，导致采用网格计数法、截距法等传统方法难以对其非金属相的颗粒尺寸、分布均匀性进行准确的定量表征。本文依据面积分数多尺度分析（Multi-Scale Analysis of Area Fractions, MSAAF）结合显微图像二值化处理和数字图像重采样技术，推导出局部面积分数变化系数CV(σAf/Af)随图像分析尺度Q、平均颗粒尺寸d、含量Af以及分布均匀性参数k的理论函数，提出采用遗传算法优化理论计算与图像统计MSAAF曲线的最小二乘目标函数，实现平均颗粒尺寸d、含量Af以及分布均匀性参数k的同时反演。基于铝硅聚苯酯封严涂层显微照片以及重建的2种含量、不同颗粒尺寸的随机多相介质仿真模型，对颗粒尺寸d、含量Af以及分布均匀性参数k进行反演计算，探究k与d、Af之间的依赖关系。实验与仿真结果均表明：同一分析尺度且相同含量情况下，d越大，k越大，对应第二相越不均匀；同一分析尺度且相同平均颗粒尺寸d情况下，含量Af越高，k越小，对应第二相分布越均匀。该方法可以为封严涂层或其他类似材料的组成相分布均匀性定量表征提供参考。