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

隨著科技的飛速發(fā)展，顯微 CT 技術(shù)在各個(gè)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(diǎn)，為微觀層面的材料結(jié)構(gòu)和缺陷分析等提供了解決方案，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(cè)器記錄透射的 X 射線強(qiáng)度分布，再利用計(jì)算機(jī)算法重構(gòu)出樣品的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其能夠在非破壞的情況下，提供高分辨率和三維圖像。

顯微 CT 結(jié)構(gòu)示意圖：射線源和探測(cè)器不動(dòng)，樣品臺(tái)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(duì)于 3D 打印零件的尺寸、形狀和幾何特性可進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。這一功能特性對(duì)于驗(yàn)證制造過程的精度、識(shí)別形狀偏差以及進(jìn)行后續(xù)工藝和組裝步驟具有重要意義。

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

使用 NEOSCAN 臺(tái)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(zhǎng)達(dá)18.7cm。可獲得無偽影的高質(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(jì)

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(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高零件的強(qiáng)度和耐久性。

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

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(xiàn)

03粉末質(zhì)量評(píng)估與分布監(jiān)測(cè)

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(píng)估粉末的尺寸、形狀和分布。這對(duì)于制定合理的粉末制備工藝，提高粉末的均勻性和流動(dòng)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(shí)性和性能。

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

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(xiàn)

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(píng)估方法。通過深入探測(cè)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(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不斷拓展，可以預(yù)見它將在推動(dòng)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。