基于X射线体视成像实现高温合金熔体凝固三维显微结构的原位观测

doi:10.11900/0412.1961.2023.00207

金属学报 DOI: 10.11900/0412.1961.2023.00207

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基于X射线体视成像实现高温合金熔体凝固三维显微结构的原位观测

王飞翔¹,陈忠奉²,尹晓宇²,熊良华²,谢红兰¹,邓彪¹,肖体乔¹

1 中国科学院上海高等研究院上海光源科学中心上海 201204

2 上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海 200240

In situ observation of three-dimensional microstructure of superalloy melt solidification based on X - ray stereo imaging

WANG Feixiang ¹, CHEN Zhongfeng ², YIN Xiaoyu ², XIONG Lianghua ², XIE Honglan ¹, DENG Biao ¹, XIAO Tiqiao ¹

1 Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201204, China

2 Shanghai Key Laboratory of Advanced High-temperature Materials and Precision Forming, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

全文: PDF(2831 KB)

摘要: 同步辐射X射线成像有着较高的穿透性和空间分辨率，在高温金属熔体凝固过程中微观组织形貌演化的原位观测方面有着巨大应用前景。但是二维投影成像往往丢失样品的深度信息而无法三维表征。受限于CT原位装置的时间分辨率，现有成像方法很难对高温金属熔体凝固组织进行三维动态形貌观察。本文提出了一种可快速获取三维空间信息的同步辐射体视成像技术，利用双目视差原理，通过旋转载物台获得两个角度的透视投影图像，经立体匹配后获取双目视差实现目标物体深度信息的重建。相较于CT成像，该方法可以快速实现对目标物的准确三维重构。本文首先利用深度关系确定的静态螺旋金属丝样品，验证了该方法的有效性。进而，将该方法应用在高温合金熔体凝固过程的三维表征中，成功地重建了凝固组织在厚度方向的位向关系，为后续高温熔体凝固微观组织的快速三维定量化表征奠定了基础。

关键词 ：同步辐射, 体视成像, 深度信息, 快速重建, 高温合金, 熔体凝固

Abstract：Synchrotron radiation X-ray imaging has high penetration and spatial resolution, and has great application prospects in insitu observation of microstructure morphology evolution during melt solidification of superalloy. However, two-dimensional projection imaging often loses the depth information of the sample and cannot be characterized in three dimensions. Limited by the time resolution of in-situ CT device, it is difficult to observe the three-dimensional dynamic morphology of superalloy melt solidification by existing imaging methods. This paper presents a synchrotron radiation stereopic imaging technique which can obtain 3D spatial information quickly, using the binocular parallax principle, the projection image of two angles is obtained by rotating the loading platform. After stereo matching, binocular parallax is obtained to reconstruct the depth information of object. Compared with CT imaging, this method can quickly achieve accurate 3D reconstruction of the object. In this paper, a static spiral wire samples with definite depth relationship is used to verify the effectiveness of the proposed method. Furthermore, this method is applied to the three-dimensional characterization of superalloy melt solidification process, the orientation relationship of solidification structure in thickness direction was reconstructed successfully, it lays a foundation for the rapid three-dimensional quantitative characterization of microstructure of superalloy melt solidification.

收稿日期: 2023-05-08

ZTFLH:

O434.19

基金资助:国家自然科学基金项目;国家重大科研仪器研制项目

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引用本文:

王飞翔陈忠奉尹晓宇熊良华刘聪董安平孙宝德谢红兰邓彪肖体乔. 基于X射线体视成像实现高温合金熔体凝固三维显微结构的原位观测[J]. 金属学报, 10.11900/0412.1961.2023.00207.

链接本文:

https://www.ams.org.cn/CN/Y0/V/I/0

[1]	王磊, 刘梦雅, 刘杨, 宋秀, 孟凡强. 镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1173-1189.
[2]	马德新, 赵运兴, 徐维台, 王富. 重力对高温合金定向凝固组织的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1279-1290.
[3]	陈佳, 郭敏, 杨敏, 刘林, 张军. 新型钴基高温合金中W元素对蠕变组织和性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1209-1220.
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[8]	宫声凯, 刘原, 耿粒伦, 茹毅, 赵文月, 裴延玲, 李树索. 涂层/高温合金界面行为及调控研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1097-1108.
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[15]	穆亚航, 张雪, 陈梓名, 孙晓峰, 梁静静, 李金国, 周亦胄. 基于热力学计算与机器学习的增材制造镍基高温合金裂纹敏感性预测模型[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1075-1086.

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