11、熔体发泡法制备泡沫铝工艺的分析

2.3.2  泡沫铝泡体均匀性表征的正确性论证

图 2-3 所示为泡沫铝样品截面的照片和二值化后的黑白图像。其中，左图是通过第一和第二两步得到的截面数码照片；右图是通过第三和第四两步处理后得到的二值化图像。图像二值化就是指将彩色图像或者灰度图转化成只有黑白两种颜色图像的过程。其特点是：得到的图像在存储矩阵中只用 0 和 1 来代表图像中黑白像素点，所以图像分析软件处理二值化图像，图像的阈值容易选取，且速度快精度高。按照传统的观点可以认为图 2-3 中泡沫铝的结构非常均匀。

图 2-4 所示为图像分析软件统计过程示意图。在图像分析软件统计过程中，选择边界条件，软件会自动对所选区域内的封闭像素区进行识别统计，封闭区域内像素点的个数就代表了该区域的图像面积，同时封闭像素区的数目和平均图像面积在统计过程中也会自动完成，经过换算后可以得到孔洞的真实数目、孔洞对应的面积以及平均孔洞面积。

图 2-5 所示为等效直径与孔径累积分数之间的关系，图 2-6 所示为等效直径与孔径概率之间的关系，可以看出等效直径在 2~3mm 范围内的孔洞所占比例最大，图 2-7 所示为等效直径与面积分数之间的关系，从图中可以看出，在等效直径 2.5~3.0mm 之间的孔洞所占面积最大，面积分数分布情况接近泊松分布。

本例中，软件计算出泡沫铝截面的平均孔径 D̄ = 2.12mm，面孔隙率为 69.87%，而传统方法测试出来的体孔隙率为 72.76%，二者比较接近，若以体孔隙率为基准，误差约为 4%。从图 2-4 和图 2-5 可以看出，在 0.1D̄ ~ 1.9D̄（0.21mm~4.03mm）范围内，K 大于 90，此时 U=100，因此可以认定此泡沫铝结构非常均匀，这与感观认识的结果也是相一致的。这也说明该方法可以用来定量表征泡沫铝的泡体均匀性，精度较高，结果可靠。

2.4  本章小结

目前泡沫铝的测试表征方法仍不完善，本章对泡沫铝发泡效率的传统计算方法进行了改进，并首次提出了一种定量表征泡沫铝中泡体均匀性的技术，得到的主要结论如下：

（1）改进后的泡沫铝发泡效率计算公式的使用范围更宽。

（2）所提出的泡沫铝中泡体均匀性表征方法，不仅可以定量表征泡沫铝的均匀度，同时还可以计算泡沫铝的孔隙率、孔径概率及孔径对应的面积分数。论证结果表明：该方法可以用来定量表征泡沫铝的泡体均匀性，精度较高，结果可靠。