Компьютерная система для количественного металлографического анализа Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 539.3

КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

© А.В. Никитин, В.Г. Ханжин

Ключевые слова: сверхпроводники; бронзовая технология; объемная доля; машинное зрение.

Представлена программная разработка в LabVIEW и IMAQ Vision для количественной металлографии шлифов композиционного сверхпроводящего кабеля тороидальной сверхпроводящей магнитной системы реактора управляемого термоядерного синтеза (международный проект ИТЕР).

Широкие возможности для создания прикладных специализированных программных инструментов в области автоматизации дает среда графического программирования LabVIEW и библиотека средств обработки и анализа изображений IMAQ Vision.

В работе представлена программная разработка в LabVIEW и IMAQ Vision для количественной металлографии шлифов композиционного сверхпроводящего кабеля тороидальной сверхпроводящей магнитной системы реактора управляемого термоядерного синтеза (международный проект ИТЕР). Сверхпроводящий кабель для магнитной системы удержания плазмы в реакторе представляет собой многожильный композиционный материал, содержащий в металлической бронзовой матрице определенную долю непрерывных волокон ниобия (до 40000 мм-2), собранных в пучки стрендов (рис. 1б, 1в). Композиционный провод получают экструзией многоволоконной заготовки (рис. 1а) и волочением на заданный диаметр (1,5—0,5 мм) с промежуточными термообработками, твистированием и окончательным диффузионным отжигом.

Сверхпроводящий интерметаллид Nb3Sn с нано-размерной зеренной структурой (переход в сверхпроводящее состояние при Т = 18,6 К) образуется уже в готовом проводе при его диффузионном отжиге. Важнейшая технологическая характеристика композита — объемная доля ниобия в бронзовой матрице — определяется методами количественной фрактографии. Для упрощения таких измерений разработана представленная компьютерная измерительная система.

Компьютерная система для обработки изображений проектировалась в среде графического программирования LabVIEW 8.5 с использованием библиотеки средств обработки и анализа изображений IMAQ Vision. Для оценки объемной доли ниобия в бронзовой матрице композиционного сверхпроводника измерялась доля площади шлифа, занятая волокнами ниобия сложной формы [1].

Поперечные сечения получали электроискровой резкой образцов провода. Шлифы для исследования обрабатывались на установке BUEHLER с использованием фирменных мелкодисперсных суспензий. Шлифы фотографировались на сканирующем электронном микроскопе Hitachi TM-1000 (рис. 2) при увеличении *1000 (рис. 1в).

Рис. 1. Объекты исследования - сверхпроводники на основе NbзSn, полученные по бронзовой технологии: а) общий вид сверхпроводникового кабеля (сборки); б) оптические фотографии образца; в) изображение, полученное в сканирующем электронном микроскопе

1931

Рис. 2. Блок-схема системы захвата изображения сканирующего электронного микроскопа НйасЫ ТМ-1000

Для измерения площади волокон ниобия на шлифе была разработана компьютерная измерительная система. Были использованы как стандартные виртуальные инструменты среды графического программирования Lab VIEW [2], так и специализированная аппаратнопрограммная технология National Instruments (платформа машинного зрения NI Vision) и программная технология его обработки и анализа [3].

Волокна ниобия после многократной деформации имели сложную геометрическую форму и широкий диапазон градаций серого цвета: от светлой сердцевины волокна до черной границы (рис. 1в). Это привело к необходимости разделить алгоритм обработки изображений для выделения разных типов объектов. Аппаратная часть технологии IMAQ включает в себя модули захвата и обработки изображения с практически всех распространенных источников видеосигналов — аналоговых и цифровых видеокамер различных стандартов и конфигураций.

Компьютерная измерительная система позволяет проводить автоматическую обработку изображений поперечных шлифов, получаемых при помощи скани-

рующей микроскопии, выделение необходимых объектов, экспресс-подсчет их доли по площади и по этим измерениям - объемную долю ниобия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 271 с.

2. Суранов А.Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2007. 536 с.

3. Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н., Мор-жин А.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW и IMAQ Visbn. М.: ДМК Пресс, 2007. 464 с.

Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.

Nikitin A.V., Khanzhin V.G. QUANTITATIVE METAL-LOGRAPHIC ANALYSIS COMPUTER INSTALLATION

The program development of LabVIEW and IMAQ Vision for quantitative metallographic analysis of ITER superconducting cable of toroid superconducting magnetic system of reactor of thermonuclear synthesis is presented.

Key words: superconductors; volume fraction; machine vision.

УДК 620.178.1:539.533

СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ

© С.А. Фирстов, В.Ф. Горбань, Э.П. Печковский

Ключевые слова: индентирование; твердость; предел пропорциональности; модуль упругости; упругая и пластическая деформации.

Методом инструментального автоматического индентирования с использованием новой методологии обработки и анализа результатов на большом количестве различных материалов аналитически и экспериментально определены величины упругой деформации Ее8 и соответствующего ей напряжения ае!) в материале.

В серии работ [1, 2] представлена новая методология обработки и анализа результатов инструментального индентирования материалов, основанная на представлениях, вошедших в основу международного стандарта КО 14577-1:2002(Е). В ее основе находится аналитически полученное уравнение индентирования,

которое устанавливает функциональную связь характеристик прочности и деформации с показателями автоматически записанной диаграммы индентирования:

Ни/Ег = К (ЙА). (1)

1932