25、微观结构特征的工程学

微观结构特征的工程学

1. 微观结构特征的定义

微观结构特征是指在微观尺度（介于宏观和纳米之间）上增材制造打印零件的物理特性。这些特征通常表现为金属基微观结构中的异常，如孔洞和裂纹，以及微观结构描述符，例如晶粒和相边界，或包括角度、大小或分布在内的物理方面。在数据驱动的增材制造领域，微观结构特征不仅作为不同标准的基准真相，还支持结构到过程或结构到设计的逆向建模。

2. 特征提取方法

微观结构特征的提取主要通过金相程序从打印样本中进行。结果表示形式通常为图形（如扫描电子显微镜图像）或三维数据（如X射线计算机断层扫描数据）。以下是一些常见的特征提取方法：

2.1 扫描电子显微镜（SEM）图像

扫描电子显微镜图像通过高分辨率成像捕捉打印零件的微观结构，如晶粒、孔隙和裂纹。这些图像经过一系列图形变换处理，如平滑、去噪、二值化和特征提取，以获得用于机械响应预测的几何特征。

2.2 X射线计算机断层扫描（XCT）

XCT通过高分辨率扫描获取打印零件的三维体积数据。这些数据可以进一步处理为点云表示，以获得竣工极径和角度。XCT数据的高保真度使其能够用于复杂缺陷的识别和分类，如气孔和夹杂物。

3. 特征工程技术

3.1 图形变换

图形变换是微观结构特征工程中最常见的技术。它包括对图像进行平滑、去噪、二值化、边缘检测和形态学操作等处理。以下是图形变换的具体步骤：

1. 图像预处理 ：对原始图像进行平滑和去噪，以减少噪声对后续处理的影响。