ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 219 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Использование метода синхротронной компьютерной ламинографии при изучении особенностей строения металлических сплавов (обзор исследований) Олег Кутькин 1, a, *, Иван Батаев 1, b, Глеб Довженко 2, c, Зинаида Батаева 3, d 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 ЦКП «СКИФ», Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Никольский пр., 1, Кольцово, 630559, Россия 3 Сибирский государственный университет водного транспорта, ул. Щетинкина, 33, г. Новосибирск, 630099, Россия a https://orcid.org/0000-0003-1277-388X, kutkino@list.ru, b https://orcid.org/0000-0003-2871-0269, i.bataev@corp.nstu.ru, c https://orcid.org/0000-0003-0615-0643, g.dovjenko@skif.ru d https://orcid.org/0000-0001-5027-6193, bataevazb@ngs.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 4 с. 219–242 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-219-242 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Считается, что с открытием в 1895 году рентгеновского излучения и дифракции рентгеновских лучей в 1912 году началась «новая эра» в области исследования материалов. Этот тип лучей ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.1.08 История статьи: Поступила: 04 октября 2022 Рецензирование: 02 ноября 2022 Принята к печати: 03 ноября 2022 Доступно онлайн: 15 декабря 2022 Ключевые слова: Компьютерная томография Компьютерная ламинография Рентгеновские методы исследования Синхротронное излучение Финансирование: Работа выполнена в соответствии с Федеральным заданием Министерства образования и науки Российской Федерации (проект FSUN-2020-0014 (2019-0931)): «Исследования метастабильных структур, формируемых на поверхностях и границах раздела материалов при экстремальном внешнем воздействии». АННОТАЦИЯ Статья содержит обзор исследований, связанных с использованием синхротронной компьютерной ламинографии при изучении особенностей строения металлических сплавов, подвергнутых различным методам внешнего воздействия. Введение. Отражена важная роль рентгеновского излучения в области исследования материалов. Сопоставлены возможности стандартных рентгеновских приборов, оснащенных рентгеновскими трубками, и современных источников синхротронного излучения (СИ), характеризующихся уникальными параметрами. Методы изучения плоских образцов. Томография и синхротронная ламинография. Информативным методом, основанным на использовании синхротронного рентгеновского излучения, является компьютерная томография (SRCT), позволяющая получать изображения сечений изучаемых объектов путем обработки множества абсорбционных рентгенограмм. Представлена краткая классификация томографов пяти поколений. Проблем, возникающих при получении данных от некомпактных (неизометричных) образцов, удается избежать при использовании метода синхротронной компьютерной ламинографии (SRCL), который сочетает в себе принципы ламинографии с преимуществами синхротронной визуализации. В настоящее время метод применяется для неразрушающего контроля неизометричных объектов на ряде источников синхротронного излучения (ESRF, ANKA, Spring-8). Разрешение компьютерной синхротронной ламинографии. Использование монохроматического излучения при реализации метода компьютерной ламинографии является фактором, обеспечивающим высокое пространственное разрешение, вплоть до микронного и субмикронного масштаба. Не менее важный фактор связан с характеристиками используемого детектора. При использовании наноламинографии получены изображения с разрешением ~ 100 нм. Сравнение методов ламинографии и томографии. Метод дополненной ламинографии (Augmented laminography). Метод дополненной ламинографии (Augmented laminography) позволяет повысить качество изображений за счет дополнения пространства Фурье, анализируемого при реализации ламинографии, информации, полученной при использовании компьютерной томографии с более низким разрешением. Реконструкция, выполненная с использованием метода Augmented laminography, характеризуется отсутствием существенных артефактов и высоким разрешением. Реализация метода ламинографии. Угол наклона поворотной оси при реализации метода SRCL связан с геометрией образцов и в каждом случае определяется экспериментально. С целью достижения необходимого разрешения величина должна обеспечить оптимальное среднее значение интенсивности прошедшего излучения. Энергию рентгеновского излучения рассчитывают исходя из характеристик материала, а именно с учетом показателя поглощения излучения. Для реконструкции изображений исследуемых объектов используют программные комплексы, реализующие метод фильтрованной обратной проекции, основанный на преобразовании Радона. Примеры использования ламинографии для анализа образцов из металлических сплавов. Метод ламинографии может быть использован при выполнении in situ исследований, что позволяет в режиме реального времени контролировать процессы, развивающиеся в различных условиях внешнего воздействия, например, при пластической деформации металлических пластин. Интерес представляют данные о формировании в процессе нагружения металлических заготовок дефектов типа пор. В литературе описаны многочисленные примеры применения post-mortem исследований металлических сплавов различного назначения. Важная информация получена при изучении усталостных трещин, а также дефектов, возникающих в процессе контактно-усталостного нагружения материалов. Заключение. Реализация методов SRCT и SRCL рациональна на строящемся в Новосибирске источнике синхротронного излучения поколения 4+ «СКИФ». Для цитирования: Использование метода синхротронной компьютерной ламинографии при изучении особенностей строения металлических сплавов (обзор исследований) / О.М. Кутькин, И.А. Батаев, Г.Д. Довженко, З.Б. Батаева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 219–242. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-219-242. ______ *Адрес для переписки Кутькин Олег Максимович, студент, лаборант Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: 8 (962) 811-59-27, e-mail: kutkino@list.ru
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1