X-ışını Bilgisayarlı Tomografi Kullanılarak Üç Boyutlu Parçacık Şekil Analizi: Metal Tozları için Deneysel Prosedür ve Analiz Algoritmaları

Summary

Toz parçacıklarının boyutu ve şekli bağımsız miktarlar değildir. Alışılagelmiş ölçüm teknikleri, bu iç içe geçmiş parametreleri üç boyutta (3D) ölçmez. X-ışını bilgisayarlı tomografiye dayalı, boyut ve şekli ölçebilen ve toz parçacıklarını her iki parametreye göre sınıflandırabilen bir 3D ölçüm/analiz tekniği açıklanmaktadır.

Abstract

Bir tozdaki parçacıkların boyut dağılımının ölçülmesi, bilim ve endüstride yaygın bir faaliyettir. Parçacıkların şekil dağılımının ölçülmesi çok daha az yaygındır. Bununla birlikte, toz parçacıklarının şekli ve boyutu bağımsız miktarlar değildir. Bilinen tüm boyut/şekil ölçüm teknikleri ya küresel bir şekil alır ya da şekli yalnızca iki boyutta ölçer. Burada sunulan X-ışını bilgisayarlı tomografi (XCT) tabanlı yöntem, herhangi bir varsayımda bulunmadan hem boyutu hem de şekli 3D olarak ölçer. Yöntem, parçacıkların 3D görüntüsünden başlayarak, parçacıkları şekle göre matematiksel olarak sınıflandırabilir, örneğin, küresel olması gerekmeyen tek parçacıkların aksine, birbirine kaynaklanmış birkaç küçük parçacıktan oluşan parçacıklar. Tabii ki, tek bir sayıyı rastgele küresel olmayan bir parçacığın "boyutu" veya "şekli" olarak tanımlamak prensipte mümkün değildir, bu da parçacık boyutunu ve şeklini çeşitli birbirine bağlı parametreler aracılığıyla tahmin etmenin birçok yoluna yol açar ve bunların tümü bu tam 3D karakterizasyondan ortalamalar ve dağılımlar şeklinde oluşturulabilir. Gerekli deneysel prosedürler, matematiksel analiz ve bilgisayar analizi açıklanır ve bir metal tozu için bir örnek verilir. Teknik, parçacık hacmi başına en az yaklaşık 1000 voksel ile XCT ile görüntülenebilen parçacıklarla sınırlıdır.

Introduction

Bir tozdaki parçacıkların boyut dağılımının ölçülmesi, bilim ve endüstride yaygın bir faaliyettir ^1,2.  Parçacıkların şekil dağılımının ölçülmesi daha az yaygındır, ancak parçacıkların yapıldığı malzeme ile birlikte hem boyut hem de şekil, tek başına veya bir tür matris malzemesi 3,4,5,6,7 içinde özelliklerini belirler. Parçacık boyutu ve şekli ilgi çekici olan malzemeler arasında portland çimentosu, kum ve çakıl

Protocol

NOT: Aşağıdaki protokol, hacim eşdeğeri küresel çapa (VESD, parçacıkla aynı hacme sahip küre çapı) yaklaşımına göre, 10 μm ile 100 μm arasında boyuta sahip metal tozu parçacıkları için yazılmıştır. Metalin g/^cm3 cinsinden bir yoğunluğa sahip olduğunu varsayalım. Numune hazırlama adımları sırasında göz koruması ile birlikte eldiven giyilmelidir. Protokole başlamadan önce bazı ekipmanların hazır olması gerektiğinden, Protokol 1'deki tüm adımları okumak önemlidir.

1. Epoksi-toz karışımının hazırlanması

1. Tek kullanımlık küçük bir tabakta yaklaşık 25 g çabuk kürlenen (5 dakika) epoksi hazır....

Results

ASTM, lazer toz yatağı füzyonu için kullanılan metal tozu için bir yeterlilik test programı (AMPM, Eklemeli İmalat Toz Metalurjisi) başlatmıştır, burada katılımcılar bir dizi standart metal tozu testi gerçekleştirir ve ASTM, bu sonuçların istatistiksel dağılımını katılımcılara bir raporda derler⁶¹. Metal tozu örnekleri tüm katılımcılara yılda iki kez dağıtılır. NIST personeli, bu programın teknik danışmanlarından bazıları olarak hizmet vermektedir ve bu nedenle be.......

Discussion

Metal parçacıkların 3D boyutunu ve şeklini karakterize etmek için XCT tabanlı yöntemin daha olası uygulamaları vardır, ancak aynı zamanda bazı sınırlamaları da vardır. Önce sınırlamalar ele alınacaktır.

Hızlı kürlenen bir epoksi kullanılır, böylece epoksinin viskozitesi, epoksi kürlenirken tozun yerçekimi altında çökelmesini önleyecek kadar yüksek olur veya en azından çökelmenin gerçekleşebileceği süreyi ve ilk iyi aralıklı dispersiyonun bozulmasını sağlar. Öz.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Epoksi	Ellsworth Yapıştırıcıları https://www.ellsworth.com/products/adhesives/epoxy/hardman-doublebubble-extra-fast-set-epoxy-red-package-3.5-g-packet/	Hardman Bölüm #4001	100 vakası