Процесс для изображений металлических гранул

Процесс для изображений металлических гранул

Качество материалов традиционно зависит от производственного процесса. Для процессов литья и сварки, например, важны скорость затвердевания расплавов и микроструктура сплава. Для металлической пены, соответственно, важным является процесс вспенивания. Для полного понимания этих процессов требуются аппараты высокой чувствительности. Самые лучшие результаты по 3D-томографическим изображениям на сегодняшний день достигаются на рентгеновском источнике BESSY II, эксплуатируемом компанией «Helmholtz-Zentrum Berlin».

Инструмент создания трёхмерных изображений

Инженерами разработан поворотный стол, который вращается при ультра-стабильной скорости вокруг собственной оси. Здесь кардинальная зависимость от максимальной точности, когда любой поворот вокруг оси вращения или даже минимальные отклонения от скорости вращения препятствуют надежному вычислению 3D-томографии.

Между тем, в то время как коммерчески доступные решения стоимостью в несколько сотен тысяч евро позволяют производить до 20 изображений томографии в секунду, физики Берлина смогли разработать значительно более дешевое решение и более скоростное.

Инженеры технического университета в Берлине своими руками производили держатели образцов прототипа на токарном станке. Также была разработана специализированная оптика для быстрой камеры CMOS, позволяющая симулировать одновременные дифракции. Записываются приблизительно 2000 проекций в секунду, из которых можно создать в общей сложности 25 трехмерных томографических изображений.

В качестве демонстрационного примера инженеры исследовали гранулы алюминиевых сплавов, которые при нагревании становятся металлической пеной. Для этого специалисты смонтировали мощную инфракрасную лампу над металлическим гранулятом и нагрели образец примерно до 650 градусов Цельсия.

Полное трехмерное томографическое изображение с пространственным разрешением 2,5 микрометра (размер пикселя) генерировалось каждые 40 миллисекунд. Почти 400 томографических 3D-изображений получили для детального анализа процесса с временным разрешением.

Сверхбыстрая установка 3D томографии

Учёные пытались лучше понять, как образуются поры в зернах, независимо от того, достигают ли эти поры поверхности гранул и в какой степени этот процесс варьируется в разных гранулах.

Это вопрос практической значимости, который также представляет интерес для промышленности. Это связано с тем, что гранулы металлических соединений могут лучше заполнять сложные формы при вспенивании, чем пены, изготовленные из металлического блока.

Тем не менее, формованная деталь способна выдерживать нагрузку, если зерна металла тесно связываются друг с другом в момент вспенивания. Благодаря сверхбыстрой установке 3D-томографии, разработанной на BESSY II, этот процесс удалось наблюдать очень точно — так же как и множество других динамических процессов.


На основе информации: HZB


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *