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空心叶片内部微量残芯的检测方法及工艺

杨芬芬  
【摘要】:在航空发动机涡轮叶片的熔模铸造过程中,叶片内部的冷却通道由陶瓷型芯来形成,铸成叶片后通过脱芯处理形成内部空腔。复杂的冷却通道使脱芯十分困难,残留在叶片内部的陶瓷型芯会严重影响叶片的散热进而影响发动机的寿命和安全。因此,对脱芯后的叶片进行残芯检测十分重要。本文主要研究了空心叶片内部微量残芯的两种检测方法及工艺。 以X射线照相检测的基本原理为基础,选取了HfO_2为掺杂陶瓷型芯材料的示踪剂,采用在陶瓷型芯材料内掺杂示踪剂的方法,研究了示踪剂对X射线检测空心叶片内部微量残芯的影响。结果表明,陶瓷型芯材料内加入示踪剂可以明显提高X射线检测空心叶片内部残芯的能力,当示踪剂浓度为15%时,采用X射线照相法可以检测到1.0mm厚的高温合金材料上厚度仅为0.2mm的残芯。同时选取了HfOCl_2为标记陶瓷型芯的示踪剂,将内部有残芯的空心叶片在氯氧化铪溶液中浸泡对陶瓷型芯进行示踪处理,然后进行X射线照相检测,结果表明,示踪处理后陶瓷残芯的影像对比度有了很大的提高。并对X射线图像的图像增强处理技术进行了初步研究,分别采用不同的图像增强处理方法对X射线检测的结果进行了图像增强处理。 根据中子照相检测的原理,选取了Gd_2O_3为示踪剂对陶瓷型芯材料进行掺杂,在北京大学4.5MV静电加速器上对试样进行了热中子照相检测,研究了中子照相法检测空心叶片内部微量残芯的可行性及示踪剂浓度对检测结果的影响。实验结果表明,当示踪剂浓度仅为2%时,可以清晰观察到厚1.0mm的叶片材料上厚度为0.2mm的残芯。并对比分析了X射线照相检测与中子照相检测的结果,分析结果表明,中子照相检测空心叶片内部微量残芯的能力远远高于X射线照相检测法。


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