X射線機斷層掃描有色金屬材料的非均質(zhì)性

X射線計算機斷層掃描有色金屬材料的非均質(zhì)性

總結(jié)：

如石墨析出物的非均質(zhì)性和空隙在鑄鐵和鋼材使用工業(yè)微焦點X射線計算機斷層掃描（μXCT）調(diào)查的勵磁電壓為225千伏的空間分辨率的最小單位是（5微米）第三鑄鐵和破解的空間分布的球狀石墨的石墨顆粒> 30微米的鑄鐵（GJS）量化和3維顯示其表面積累。通過分配到微裂紋和斷裂表面的三維表示被檢測到，使裂紋擴展的結(jié)論。的重建的拓撲結(jié)構(gòu)的斷裂面的μXCT數(shù)據(jù)進行比較，與掃描電子顯微Fraktographien的。在鋼的表面或近表面的裂紋的示例中分配的空間分辨率的可見性和描述的體素的大小的功能。

關(guān)鍵詞：計算機斷層掃描，探測，鑄鐵，空洞，石墨，裂紋擴展，疲勞。

1引言

鑄鐵與球墨鑄鐵沉淀（GJS）了解到最近增加的增長率[1]。輕金屬，有色金屬材料對高密度的缺點所抵消增加的疲勞強度，屈服強度，韌性，和GGG的阻尼能力。 GJS用于高性能懸掛和發(fā)動機零部件[2]。 GJS的材料性質(zhì)，除了基體組織（鐵素體/珠光體），由凝固的石墨結(jié)構(gòu)的空隙（類型，數(shù)量，尺寸和分布）確定的[1]。由于石墨的堆積密度是約6.3的基本結(jié)構(gòu)的密度，石墨顆粒的X射線吸收系數(shù)，從一個特定的顆粒大小可以被量化在顯微成像（μXCT）得到的數(shù)據(jù)的情況下提供足夠的差異。除了此定量示出，低于可生成具有黑色金屬材料的特性的CT數(shù)據(jù)的附加信息。一個可靠的表征與μXCT非均質(zhì)性，需要相應的高能見度的CT數(shù)據(jù)。對于測量的分辨率是相應的系統(tǒng)具有足夠小的源的輻射和穩(wěn)定的測量條件，測量參數(shù)，一個合適的試樣的幾何形狀和適當?shù)脑u價方法的選擇是至關(guān)重要的。識別，這是它的細節(jié)，非均質(zhì)性的Detektierbarkeitsgrenze提高，異質(zhì)性和基體的空間分辨率更小的吸收系數(shù)之間的差異越大（體素大小）被選中。體素大小不能減少，但主要限于由焦斑的X射線管的最小尺寸，試樣和檢測器像素的幾何布置。的檢測范圍進行計算功能的體素的大小，以確保測量鐵料與的μXCT系統(tǒng)使用氫誘導的表面或近表面裂紋的在冷軋鋼樣品中的例子中的質(zhì)量和可靠性要求。

2樣品的說明

球墨鑄鐵的特征的結(jié)構(gòu)特征幾乎完全被排泄在大致球狀的碳形式，稱為結(jié)節(jié)性。的球面的形狀是通過特殊的熔融處理。相比，石墨鑄鐵中的其他形式的球形，在這些粒子的應力強度降低和增加的韌性和較高的強度[3]。個別的石墨顆粒的平均直徑應不超過60微米。[4]顆粒> 60微米的機械性能產(chǎn)生不利影響。 GJS 500個樣本，破拉伸試樣A和樣品B是疲勞，列于表1。甲氫致開裂：氫致裂紋（HIC）是一個內(nèi)部的解理斷裂與反

和/或晶間當然，這是造成的氫原子的擴散，優(yōu)選積聚在其內(nèi)的空隙結(jié)構(gòu)，H2分子重組。這將導致在一個高的內(nèi)部壓力積聚，內(nèi)部裂紋加寬[5]。這些裂縫超過一定的規(guī)模，所以他們檢測，超聲波及分布的裂紋發(fā)起夾雜物等缺陷允許結(jié)論。以這種方式HIC裂紋的空間位置的定位在軋制結(jié)構(gòu)鋼樣品和樣品C（見表1），切下直徑為約4×4平方毫米的CT掃描這樣的裂紋從表面到運行深。

3實驗

的μXCT在這里描述的測量與的系統(tǒng)Rayscan 250XE 225千伏微聚焦管的Viscom公司W(wǎng)?lischmiller進行。 [6]中提出的測量原理和技術(shù)規(guī)格。表1示出用于每個樣品的地方?jīng)Q議列出的測量參數(shù)。

表1樣品的說明和參數(shù)的斷層圖像。

所有的測量都是預計每轉(zhuǎn)900 X光片，進行束硬化。使用CT MAX VGStudio 1.2.1程序執(zhí)行的數(shù)據(jù)的評價。

4結(jié)果與討論

4.1內(nèi)在裂紋和石墨線500 GJS

的CT測量顯示Graphitsph?rolithen，未來幾年裂紋和空隙。在圖1a中，除了所說的石墨顆粒大于30微米的CT片，這樣一個計劃被選擇。這個計劃和相鄰的石墨顆粒視覺分割和3D顯示。你可能會發(fā)現(xiàn)，裂縫和裂紋限制在其縱向延伸的邊緣被發(fā)現(xiàn)在一個特別大的石墨顆粒。這表明該Graphitsph?rolithen抑制裂紋的擴展，但然后指定路徑計劃“中，由于裂紋集中在石墨結(jié)節(jié)入射。在進一步的步驟中，顆粒分割成等效球體直徑大于30微米。石墨的含量是用12至14％（體積）的分割方法的函數(shù)。在圖1b中所示的大小的直方圖。一個認識評估最小的石墨顆粒最大。約。 40％大于60微米，因此，屬于第5類，表示質(zhì)量的惡化。在60和85微米之間的區(qū)域，一個小的第二最大觀察。