全自动连续步进抛光鉴定JetHete航空飞机合金锭

 

 

全自动连续步进抛光鉴定JetHete航空飞机合金锭

 

接触式超声波测试被确立为JetHete航空合金锭的特征手段。全自动步进抛磨的Robo-Met. 3D用来在相对微观的结构条件下,鉴别和表征这一特征的尺寸,位置和指向。这一特征被认为是一系列的气孔。没有任何其他的异常微观结果在这一区域被发现。

材料背景

由于航空工业的高安全标准特性,对于相关材料必须接受超声波检测。为了达到安全标准,材料的包含物必须大于临界尺寸范围。在这篇文章中,大家描述JetHete(一种马氏体不锈钢合金)的一种包含物位置和特征信息,一般初始的鉴定是通过接触式超声波测试完成。由于这种合金的高耐回火稳定性,这种材料常常用于高温环境螺栓和气体内燃机组成部分等工业领域。

这种合金由Universal Stainless 企业提供的一个小切片钢锭。超声波特使确定了一个特征信号,没有更进一步的标准这一特征。这一特征区域在下图中被标记出来。原始样品的尺寸52.43mm×42.54mm×18.54mm,大家关注的区域约17mm直径。

 

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1样品测量区域

 

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2 样品固定耦合

 

Robo-Met.3D连续切面分析

为了准备自动切面分析的样品,样品通过环氧树脂耦合固定。约2.3mm90mils)样品表面通过SiC砂纸打磨至80grit200μm),以消除肉眼可见的磨损痕迹。样品固定在Robo-Met.3D抛磨卡盘上,在感兴趣的区域固定图像采集。样品的每一个平面通过120grit金刚石固定抛磨剂,自动抛磨选择6μm3μm0.25μm金刚石抛磨剂,最后使用0.05μm氧化铝凝胶。每一个切面的抛磨移除率是线性的,约为33μm,如下图所示。这一自动抛磨系统步进通过尺寸和指向参数自动进行抛磨。Universal Stainless 企业采用紧密移除标准2/64th FBH~793.7μmFlat Bottom Hole),希翼切面具有一定的缓冲区域,由于特定区域位置精度和接触式超声波探测的不确定性造成的。这种移除部分切面的方式和UES操作方式类似,通过截取10个切面以获得特定区域的特征情况。33微米的步进尺寸能够达到这一效果,测试结果能够比较好的显示样品的微观结构信息。

 

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3 手动抛光材料对比自动抛光

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4 抛光步进线性关系

 

在整体放大倍数为50X条件下进行成像。特征区域直接观察7个切面,深度235μm。直接观察第8片切面,在深度260μm。样品通过无水卡林试剂在第七和第八切面出擦拭,揭示样品微观结构。在未来可以实现自动探测特征区域成像分析。

 

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5二维成像特征

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6二维成像局部微孔结构背景

 

成像处理分析

光学成像自动通过Robo-Met.3D内的显微镜自动获取,放大倍数50XXY轴空间分辨率2.1μm。七个截面,每个几面88张二维图(8×11),而后三维重建。图像经过拼接,校正和裁剪后有效尺寸为1025μmX轴),448μmY轴)。2D图像通过蒙太奇手法进行拼接,层与层之间通过FijiImage J进行关联。

 

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7 三维体积重建

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8 微孔结构三维图形

 

对于三维分析结果,加载Z轴方向7个切面,在XYZ指向上进行全分辨重建。三维等值图无须任何过滤处理,使用空隙和基质的阈值进行图像直方图统计,分析重建三维结构图像获得特征尺寸定量信息如下表。体积单元的误差约为1%

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讨论

这一检测特征为一系列的气孔。在这一区域附近没有发现任何异常微观结构。微观结构毫米范围附近组成有马氏体条状相或相似的相,离观察特征区域有毫米级别距离。观察微观结构第8各个切面,深度33μm,也能发现类似的形貌。

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9此特征区域附近没有发现任何异常微观结构

结论

Robo-Met.3D系统可以全自动精确的高度线性步进抛光样品,以获得精确的切面信息。通过分析JetHete合金发现检测的特征区域主要是一系列的气孔结构。最近的另外两个研究也表明连续切面扫描成像技术对于附加制造应用领域具有重要应用价值。

 

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