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顯微CT無損檢測技術(shù),在增材制造和粉末冶金領(lǐng)域發(fā)揮什么作用?

顯微CT無損檢測技術(shù),在增材制造和粉末冶金領(lǐng)域發(fā)揮什么作用?
復(fù)納科技  2024-03-06  |  閱讀:800

引言

隨著科技的飛速發(fā)展,顯微 CT 技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛,尤其是在增材制造和粉末冶金領(lǐng)域。


顯微 CT 技術(shù)以其高分辨率、非破壞性的特點,為微觀層面的材料結(jié)構(gòu)和缺陷分析等提供了獨特的解決方案,為增材制造和粉末冶金行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。


Part 01.

什么是顯微 CT?

顯微 CT 技術(shù)利用 X 射線照射樣品,通過探測器記錄透射的 X 射線強度分布,再利用計算機算法重構(gòu)出樣品的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其獨特之處在于能夠在非破壞的情況下,提供高分辨率和全方位的三維圖像。


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顯微 CT 結(jié)構(gòu)示意圖:射線源和探測器不動,樣品臺旋轉(zhuǎn)


顯微 CT 技術(shù)可以無損地提供詳細(xì)的材料內(nèi)部信息,包括:


1 結(jié)構(gòu)信息:如直徑、體積、表面積、圓度、連通性、空間分布......


2 密度信息:如空腔孔隙、元素輕重、成分分布......


3 三維模型:如有限元分析、3D 打印......


Part 02.

顯微 CT 在粉末冶金和增材制造行業(yè)的應(yīng)用

01 內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察與制造精度分析

顯微 CT 為增材制造零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供高分辨率的三維圖像,對于 3D 打印零件的尺寸、形狀和幾何特性可進行準(zhǔn)確測量。這一功能特性對于驗證制造過程的精度、識別形狀偏差以及進行后續(xù)工藝和組裝步驟具有重要意義。


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使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 掃描 3D 打印鈦合金零件,可清晰觀測內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀,有利于分析難以察覺的制造偏差。


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使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 以 20 微米尺寸掃描鈦合金髖關(guān)節(jié)植入物,植入物長達18.7cm??色@得無偽影的高質(zhì)量圖像,清晰展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸大小。


02 缺陷分析與優(yōu)化設(shè)計

在增材制造中,顯微 CT 技術(shù)可以用于非破壞性地觀察零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu),揭示可能存在的缺陷,如孔隙、裂紋等。


僅僅通過二維截面的局部觀察并不能全面準(zhǔn)確地獲得缺陷特征及其變化規(guī)律,借助顯微 CT 能夠使制造商更全面地了解零件的質(zhì)量,有針對性地進行設(shè)計優(yōu)化,提高零件的強度和耐久性。


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使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 掃描陶瓷材料,清晰揭示內(nèi)部孔隙、裂紋,并可計算內(nèi)部孔隙度,進行有效滲透率模擬。


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高壓渦輪葉片的 CT 掃描圖像,鑄造葉片榫頭缺陷(上)及加工葉片榫頭缺陷(下)。圖片源于文獻


03 粉末質(zhì)量評估與分布監(jiān)測

在粉末冶金領(lǐng)域,顯微 CT 技術(shù)可以提供粉末顆粒的高分辨率圖像,幫助研究人員評估粉末的尺寸、形狀和分布。這對于制定合理的粉末制備工藝,提高粉末的均勻性和流動性具有關(guān)鍵意義,從而優(yōu)化材料性能。


顯微 CT 技術(shù)還可以在不破壞樣品的情況下,觀察零件每一層的粉末分布情況。這有助于調(diào)整制造參數(shù),確保每一層都能夠獲得均勻的粉末分布,提高零件的密實性和性能。


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陶瓷粉末顆粒 CT 三維重建結(jié)果(上),陶瓷粉末顆粒體積三維渲染圖(下)。圖片源于文獻



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未去除邊界的三維可視化結(jié)果(左)去除邊界顆粒后的三維可視化結(jié)果(右)。圖片源于文獻


總結(jié)

綜合而言,顯微 CT 在粉末冶金和增材制造中的應(yīng)用為制造業(yè)提供了全新的、非侵入性的質(zhì)量評估方法。通過深入探測材料的內(nèi)部和外部特征,顯微 CT 技術(shù)為制造商提供了更全面的數(shù)據(jù)支持,助力優(yōu)化制造過程。


隨著這項技術(shù)的應(yīng)用不斷拓展,可以預(yù)見它將在推動粉末冶金和增材制造領(lǐng)域取得更多突破和創(chuàng)新方面發(fā)揮關(guān)鍵的作用。


Part 03.

關(guān)于 NEOSCAN 顯微 CT


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NEOSCAN 是一家專注于設(shè)計和生產(chǎn)顯微 CT 儀器的公司,由 Alexander Sasov 創(chuàng)立于比利時。目前 NEOSCAN 推出三款顯微 CT 產(chǎn)品:N60、N70、N80,可在不破壞樣品的同時,得到樣品的結(jié)構(gòu)信息(空腔孔隙)、密度信息(組分差異),同時可以輸出三維模型,進行仿真分析。


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N60 緊湊型臺式顯微 CT 


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N70 快速型臺式顯微 CT 


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N80 高分辨臺式顯微 CT 


參考文獻

【1】崔凱歌. 高分辨率CT技術(shù)在SOFC材料顯微結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[D].南昌航空大學(xué),2022.

DOI:10.27233/d.cnki.gnchc.2022.000731.

【2】李新越, 楊龍, 孫春貴, 李興捷, 劉洋. 基于微焦點工業(yè)CT的高壓渦輪葉片缺陷檢測技術(shù)[J]. 鑄造, 2023, 72 (07): 904-908.

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