Method Article

تحليل شكل الجسيمات ثلاثي الأبعاد باستخدام التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية: الإجراء التجريبي وخوارزميات التحليل لمساحيق المعادن

DOI:

10.3791/61636

⸱

December 4th, 2020

 , 
1Applied Chemicals and Materials Division, MS647, National Institute of Standards and Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

حجم وشكل جزيئات المسحوق ليست كميات مستقلة. لا تقيس تقنيات القياس المعتادة هذه المعلمات المتشابكة في ثلاثة أبعاد (3D). يتم وصف تقنية قياس / تحليل ثلاثية الأبعاد ، بناء على التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية ، والتي يمكنها قياس الحجم والشكل وتصنيف جزيئات المسحوق وفقا لكلا المعلمين.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد قياس توزيع حجم الجسيمات في المسحوق نشاطا شائعا في العلوم والصناعة. قياس توزيع شكل الجسيمات أقل شيوعا. ومع ذلك ، فإن شكل وحجم جزيئات المسحوق ليست كميات مستقلة. جميع تقنيات قياس الحجم / الشكل المعروفة إما تفترض شكلا كرويا أو تقيس الشكل في بعدين فقط. تقيس الطريقة القائمة على التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (XCT) المعروضة هنا الحجم والشكل في 3D دون وضع أي افتراضات. بدءا من صورة ثلاثية الأبعاد للجسيمات ، يمكن للطريقة تصنيف الجسيمات رياضيا وفقا للشكل ، على سبيل المثال الجسيمات المكونة من عدة جزيئات أصغر ملحومة معا بدلا من الجسيمات المفردة التي ليست كروية بالضرورة. بالطبع ، فإن تحديد رقم واحد على أنه "حجم" أو "شكل" جسيم عشوائي غير كروي غير ممكن من حيث المبدأ ، مما يؤدي إلى العديد من الطرق لتقدير حجم الجسيمات وشكله عبر معلمات مختلفة مترابطة ، والتي يمكن إنشاؤها جميعا من هذا التوصيف ثلاثي الأبعاد الكامل في شكل متوسطات وتوزيعات. يتم وصف الإجراءات التجريبية اللازمة والتحليل الرياضي والتحليل الحاسوبي وإعطاء مثال لمسحوق المعادن. تقتصر هذه التقنية على الجسيمات التي يمكن تصويرها بواسطة XCT بحد أدنى حوالي 1000 فوكسل لكل حجم جسيم.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد قياس توزيع حجم الجسيمات في المسحوق نشاطا شائعا في العلوم والصناعة1،2.  يعد قياس توزيع شكل الجسيمات أقل شيوعا ، ولكن كلا من الحجم والشكل ، جنبا إلى جنب مع المواد التي تصنع منها الجسيمات ، يحددان خصائصها ، إما بمفردها أو في نوع من مادة المصفوفة3،4،5،6،7. تشمل المواد التي يكون حجم الجسيمات وشكلها موضع أهمية الأسمنت البورتلاندي والرمل والحصى8،9،

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: تمت كتابة البروتوكول التالي لجزيئات مسحوق المعادن ذات الحجم ، وفقا لتقريب القطر الكروي المكافئ للحجم (VESD ، قطر الكرة بنفس حجم الجسيم) ، بين 10 ميكرومتر و 100 ميكرومتر. افترض أن المعدن له كثافة بوحدات جم / سم3. يجب ارتداء القفازات أثناء خطوات تحضير العينة ، جنبا إلى جنب مع حماية العين. من المهم قراءة جميع الخطوات الواردة في البروتوكول 1 ، حيث يجب أن تكون بعض المعدات جاهزة قبل بدء البروتوكول.

1. تحضير خليط مسحوق الايبوكسي

  1. تحضير ما يقرب من 25 جم من الايبوكسي سريع المعالجة (5 دقائق) في طبق صغير يمكن التخلص منه. تعمل قوارب رقائق الألومنيوم بشكل جيد لهذا الغرض. يأتي الإيبوكسي الجي....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بدأت ASTM برنامج اختبار الكفاءة (AMPM ، تعدين مسحوق التصنيع الإضافي) لمسحوق المعادن المستخدم في اندماج طبقة مسحوق الليزر ، حيث يقوم المشاركون بإجراء بطارية من اختبارات مسحوق المعادن القياسية وتقوم ASTM بتجميع التوزيع الإحصائي لهذه النتائج في تقرير للمشاركين61. يتم توزيع عينات من مسحوق المعادن مرتين في السنة على جميع المشاركين. يعمل موظفو NIST كبعض المستشارين الفنيين لهذا البرنامج ، وبالتالي تلقوا عينات مماثلة من مسحوق المعادن وقاموا بتحليل جولة واحدة من مسحوق المع.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الطريقة المستندة إلى XCT لتوصيف حجم وشكل الجسيمات المعدنية ثلاثية الأبعاد لها تطبيقات أكثر ممكنة ولكن أيضا بعض القيود. سيتم معالجة القيود أولا.

يتم استخدام الايبوكسي سريع المعالجة بحيث تكون لزوجة الإيبوكسي عالية بما يكفي لمنع المسحوق من الاستقرار تحت الجاذبية أثناء معالجة الإيبوكسي ، أو على الأقل تقليل الوقت الذي يمكن أن يحدث خلاله الاستقرار ويتحلل التشتت الأولي المتباعد جيدا. لا يزال من الممكن حدوث بعض عمليات الترسيب ، خاصة بالنسبة للجزيئات ذات الحجم الأكبر (.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يود المؤلفون أن يقروا بالدعم طويل الأمد ل NIST لتحليل المسحوق ثلاثي الأبعاد.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
الإيبوكسيلاصقات إلسورث https://www.ellsworth.com/products/adhesives/epoxy/hardman-doublebubble-extra-fast-set-epoxy-red-package-3.5-g-packet/هاردمان الجزء #4001قضية 100

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Allen, T. Powder Sampling and Particle Size Determination, 1st edition. , Elsevier Science. (2003).
  2. Rodriguez, J., Edeskär, T., Knutsson, S. Particle shape quantities and measurement techniques: a review. Electron Journal of Geotechnical Engineering. , 18(2013).
  3. Garbo....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

X ray Computed TomographyParticle Shape AnalysisMetal Powders3D Image AnalysisSize DistributionShape DistributionParticle ClassificationVoxel ResolutionExperimental ProcedureAnalysis Algorithms
Video Coming Soon

Related Articles