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X射线计算机断层扫描有色金属材料的非均质性

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X射线计算机断层扫描有色金属材料的非均质性

发布日期:2021-06-04 00:00 来源:http://www.lxsxyq.com 点击:

 X射线机断层扫描有色金属材料的非均质性

X射线计算机断层扫描有色金属材料的非均质性


总结:

如石墨析出物的非均质性和空隙在铸铁和钢材使用工业微焦点X射线计算机断层扫描(μXCT)调查的励磁电压为225千伏的空间分辨率的最小单位是(5微米)第三铸铁和破解的空间分布的球状石墨的石墨颗粒> 30微米的铸铁(GJS)量化和3维显示其表面积累。通过分配到微裂纹和断裂表面的三维表示被检测到,使裂纹扩展的结论。的重建的拓扑结构的断裂面的μXCT数据进行比较,与扫描电子显微Fraktographien的。在钢的表面或近表面的裂纹的示例中分配的空间分辨率的可见性和描述的体素的大小的功能。


关键词:计算机断层扫描,探测,铸铁,空洞,石墨,裂纹扩展,疲劳。


1引言

铸铁与球墨铸铁沉淀(GJS)了解到最近增加的增长率[1]。轻金属,有色金属材料对高密度的缺点所抵消增加的疲劳强度,屈服强度,韧性,和GGG的阻尼能力。 GJS用于高性能悬挂和发动机零部件[2]。 GJS的材料性质,除了基体组织(铁素体/珠光体),由凝固的石墨结构的空隙(类型,数量,尺寸和分布)确定的[1]。由于石墨的堆积密度是约6.3的基本结构的密度,石墨颗粒的X射线吸收系数,从一个特定的颗粒大小可以被量化在显微成像(μXCT)得到的数据的情况下提供足够的差异。除了此定量示出,低于可生成具有黑色金属材料的特性的CT数据的附加信息。一个可靠的表征与μXCT非均质性,需要相应的高能见度的CT数据。对于测量的分辨率是相应的系统具有足够小的源的辐射和稳定的测量条件,测量参数,一个合适的试样的几何形状和适当的评价方法的选择是至关重要的。识别,这是它的细节,非均质性的Detektierbarkeitsgrenze提高,异质性和基体的空间分辨率更小的吸收系数之间的差异越大(体素大小)被选中。体素大小不能减少,但主要限于由焦斑的X射线管的最小尺寸,试样和检测器像素的几何布置。的检测范围进行计算功能的体素的大小,以确保测量铁料与的μXCT系统使用氢诱导的表面或近表面裂纹的在冷轧钢样品中的例子中的质量和可靠性要求。


2样品的说明

球墨铸铁的特征的结构特征几乎完全被排泄在大致球状的碳形式,称为结节性。的球面的形状是通过特殊的熔融处理。相比,石墨铸铁中的其他形式的球形,在这些粒子的应力强度降低和增加的韧性和较高的强度[3]。个别的石墨颗粒的平均直径应不超过60微米。[4]颗粒> 60微米的机械性能产生不利影响。 GJS 500个样本,破拉伸试样A和样品B是疲劳,列于表1。甲氢致开裂:氢致裂纹(HIC)是一个内部的解理断裂与反

和/或晶间当然,这是造成的氢原子的扩散,优选积聚在其内的空隙结构,H2分子重组。这将导致在一个高的内部压力积聚,内部裂纹加宽[5]。这些裂缝超过一定的规模,所以他们检测,超声波及分布的裂纹发起夹杂物等缺陷允许结论。以这种方式HIC裂纹的空间位置的定位在轧制结构钢样品和样品C(见表1),切下直径为约4×4平方毫米的CT扫描这样的裂纹从表面到运行深。


3实验

的μXCT在这里描述的测量与的系统Rayscan 250XE 225千伏微聚焦管的Viscom公司Wälischmiller进行。 [6]中提出的测量原理和技术规格。表1示出用于每个样品的地方决议列出的测量参数。



表1样品的说明和参数的断层图像。


所有的测量都是预计每转900 X光片,进行束硬化。使用CT MAX VGStudio 1.2.1程序执行的数据的评价。

4结果与讨论


4.1内在裂纹和石墨线500 GJS

的CT测量显示Graphitsphärolithen,未来几年裂纹和空隙。在图1a中,除了所说的石墨颗粒大于30微米的CT片,这样一个计划被选择。这个计划和相邻的石墨颗粒视觉分割和3D显示。你可能会发现,裂缝和裂纹限制在其纵向延伸的边缘被发现在一个特别大的石墨颗粒。这表明该Graphitsphärolithen抑制裂纹的扩展,但然后指定路径计划“中,由于裂纹集中在石墨结节入射。在进一步的步骤中,颗粒分割成等效球体直径大于30微米。石墨的含量是用12至14%(体积)的分割方法的函数。在图1b中所示的大小的直方图。一个认识评估最小的石墨颗粒最大。约。 40%大于60微米,因此,属于第5类,表示质量的恶化。在60和85微米之间的区域,一个小的第二最大观察。


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