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引言

隨著科技的飛速發(fā)展，顯微 CT 技術在各個領域的應用愈發(fā)廣泛，尤其是在增材制造和粉末冶金領域。

顯微 CT 技術以其高分辨率、非破壞性的特點，為微觀層面的材料結構和缺陷分析等提供了獨特的解決方案，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 技術利用 X 射線照射樣品，通過探測器記錄透射的 X 射線強度分布，再利用計算機算法重構出樣品的三維內部結構。其獨特之處在于能夠在非破壞的情況下，提供高分辨率和全方位的三維圖像。

顯微 CT 結構示意圖：射線源和探測器不動，樣品臺旋轉

顯微 CT 技術可以無損地提供詳細的材料內部信息，包括：

1 結構信息：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)的應用

01 內部結構觀察與制造精度分析

顯微 CT 為增材制造零件的內部結構提供高分辨率的三維圖像，對于 3D 打印零件的尺寸、形狀和幾何特性可進行準確測量。這一功能特性對于驗證制造過程的精度、識別形狀偏差以及進行后續(xù)工藝和組裝步驟具有重要意義。

使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 掃描 3D 打印鈦合金零件，可清晰觀測內部結構形狀，有利于分析難以察覺的制造偏差。

使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 以 20 微米尺寸掃描鈦合金髖關節(jié)植入物，植入物長達18.7cm?？色@得無偽影的高質量圖像，清晰展示其內部結構和尺寸大小。

02 缺陷分析與優(yōu)化設計

在增材制造中，顯微 CT 技術可以用于非破壞性地觀察零件的內部結構，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量，有針對性地進行設計優(yōu)化，提高零件的強度和耐久性。

使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 掃描陶瓷材料，清晰揭示內部孔隙、裂紋，并可計算內部孔隙度，進行有效滲透率模擬。

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

03 粉末質量評估與分布監(jiān)測

在粉末冶金領域，顯微 CT 技術可以提供粉末顆粒的高分辨率圖像，幫助研究人員評估粉末的尺寸、形狀和分布。這對于制定合理的粉末制備工藝，提高粉末的均勻性和流動性具有關鍵意義，從而優(yōu)化材料性能。

顯微 CT 技術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。這有助于調整制造參數，確保每一層都能夠獲得均勻的粉末分布，提高零件的密實性和性能。

陶瓷粉末顆粒 CT 三維重建結果（上），陶瓷粉末顆粒體積三維渲染圖（下）。圖片源于文獻

未去除邊界的三維可視化結果（左）去除邊界顆粒后的三維可視化結果（右）。圖片源于文獻

總結

綜合而言，顯微 CT 在粉末冶金和增材制造中的應用為制造業(yè)提供了全新的、非侵入性的質量評估方法。通過深入探測材料的內部和外部特征，顯微 CT 技術為制造商提供了更全面的數據支持，助力優(yōu)化制造過程。

隨著這項技術的應用不斷拓展，可以預見它將在推動粉末冶金和增材制造領域取得更多突破和創(chuàng)新方面發(fā)揮關鍵的作用。

Part 03.

關于 NEOSCAN 顯微 CT

NEOSCAN 是一家專注于設計和生產顯微 CT 儀器的公司，由 Alexander Sasov 創(chuàng)立于比利時。目前 NEOSCAN 推出三款顯微 CT 產品：N60、N70、N80，可在不破壞樣品的同時，得到樣品的結構信息（空腔孔隙）、密度信息（組分差異），同時可以輸出三維模型，進行仿真分析。

N60 緊湊型臺式顯微 CT 

N70 快速型臺式顯微 CT 

N80 高分辨臺式顯微 CT 

參考文獻

【1】崔凱歌. 高分辨率CT技術在SOFC材料顯微結構分析中的應用[D].南昌航空大學,2022.

DOI:10.27233/d.cnki.gnchc.2022.000731.

【2】李新越, 楊龍, 孫春貴, 李興捷, 劉洋. 基于微焦點工業(yè)CT的高壓渦輪葉片缺陷檢測技術[J]. 鑄造, 2023, 72 (07): 904-908.