[發(fā)明專利]一種空心葉片殘芯中子檢測(cè)靈敏度的參考線確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011211488.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN112525933B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高祥熙;陳木子;王倩妮;何方成;賈新云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): G01N23/05
• 分類號(hào): G01N23/05
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 仉宇

本發(fā)明公開了一種空心葉片殘芯中子檢測(cè)靈敏度的參考線確定方法。該方法應(yīng)用反應(yīng)堆中子檢測(cè)系統(tǒng)和對(duì)比試樣，對(duì)比試樣表面加工有含寬度和深度相同的兩條平行長(zhǎng)槽，其中一條長(zhǎng)槽形成有填充型芯。包括步驟：(1)對(duì)比試樣在反應(yīng)堆中子檢測(cè)系統(tǒng)中透照成像；(2)獲取透照?qǐng)D像中等間距線的厚度和灰度；(3)繪制離散點(diǎn)圖和參考線，照厚度T與對(duì)比度C之間線性關(guān)系。該方法避免了鑄造實(shí)物葉片和脫芯工藝的繁瑣步驟，便于得到不同材料厚度下、不同摻雜含量的殘芯對(duì)比度靈敏度，該靈敏度接近真實(shí)的殘芯檢測(cè)靈敏度，同時(shí)還有利于定量殘芯的細(xì)節(jié)檢測(cè)能力，可實(shí)現(xiàn)殘芯中子檢測(cè)檢測(cè)前的定量靈敏度的參考目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種空心葉片殘芯中子檢測(cè)靈敏度的參考線確定方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片通常由高溫合金精密鑄造而成，它的質(zhì)量好壞關(guān)系到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，更關(guān)系到飛機(jī)的安全。由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)鉁囟忍撸F(xiàn)今的渦輪葉片都為空心且在其內(nèi)部不斷通入低溫空氣對(duì)葉片冷卻。渦輪葉片內(nèi)部腔道細(xì)小而且復(fù)雜，在鑄造時(shí)內(nèi)部的空間是由陶瓷型芯占據(jù)的，一般是通過脫芯工藝清除型芯，但是脫芯工藝難以保證陶瓷型芯的完全清除，型腔內(nèi)的殘余型芯不僅會(huì)影響空心葉片工作過程中冷卻氣流的正常流動(dòng)，降低冷卻效果，而且可能堵塞葉身上用于冷卻的氣膜孔(數(shù)以百計(jì)，直徑0.3mm至0.5mm)，造成葉片局部超溫和過早的失效，給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來巨大的安全隱患，因此必須采用相關(guān)手段來檢測(cè)空心葉片內(nèi)部是否存在殘芯。

由于型芯的密度較低，常規(guī)X射線難以實(shí)施有效檢測(cè)。目前，國(guó)內(nèi)外通常的做法是在型芯材料中加入少量中子截面非常大的元素(如Gd)對(duì)型芯進(jìn)行標(biāo)記，采用中子檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)殘芯的高靈敏度檢測(cè)。一般情況下，加入中子截面大的元素越多，殘芯的檢測(cè)靈敏度越高，通常以加入0.5％～6％的量為宜。標(biāo)記法一般通過兩種方法實(shí)現(xiàn)：浸泡法和摻雜法。浸泡法則是將已經(jīng)過脫芯處理的內(nèi)部可能含殘芯的葉片在Gd(NO₃)₃溶液中浸泡，使足夠的造影劑被殘芯吸收，然后對(duì)葉片進(jìn)行中子檢測(cè)檢測(cè)，該方法會(huì)受到浸泡工藝的影響和浸泡后過洗的風(fēng)險(xiǎn)，可靠性較低；摻雜法是將Gd₂O₃粉末直接摻雜到陶瓷型芯材料內(nèi)，葉片脫芯后可直接進(jìn)行中子檢測(cè)檢測(cè)，該方法對(duì)型芯和葉片的鑄造合格率影響較小，同時(shí)成像質(zhì)量清晰，可靠性高。

對(duì)于中子源，反應(yīng)堆除產(chǎn)生有效的熱中子外，還含有γ射線、散射線和電子對(duì)等不利因素，會(huì)增加背景噪聲。因此，要確保較優(yōu)的圖像質(zhì)量，殘芯檢測(cè)時(shí)要求熱中子的劑量率至少為10⁵n/cm²·s。另外，在成像過程中，膠片成像應(yīng)用較廣泛，具有較優(yōu)的檢測(cè)能力，數(shù)字成像在空間分辨率和細(xì)節(jié)檢測(cè)能力上要低于膠片成像，但是這種方法效率高，圖像處理便捷，也具有較好的應(yīng)用前景。

綜上所述，空心葉片殘芯的中子檢測(cè)受到型芯尺寸、摻雜含量、中子源、成像系統(tǒng)等多方面因素影響，在檢測(cè)前必須驗(yàn)證檢測(cè)靈敏度。目前，通常采用兩種方法，國(guó)外專利(3，617，747)提供了一種驗(yàn)證殘芯中子檢測(cè)靈敏度的方法，該方法基于對(duì)鑄造后的葉片進(jìn)行脫芯，得到了最小檢出0.5mg的殘芯，但由于脫芯工藝得到的殘芯尺寸具有不確定性，無法得到定量的、尺寸更小的殘芯，更不便于得到不同材料厚度下的檢測(cè)靈敏度；另一種方法是制作階梯對(duì)比試樣，通過在加工的不同深度孔中加入摻雜的陶瓷型芯粉末，獲得不同材料厚度下不同摻雜含量的對(duì)比度靈敏度，這種方法加入的陶瓷型芯粉末雖然被壓實(shí)，但與實(shí)際固化的型芯存在差異，獲得的靈敏度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的：有鑒于此，本發(fā)明提供一種空心葉片殘芯中子檢測(cè)靈敏度的參考線確定方法，通過對(duì)比試樣的中子透照?qǐng)D像建立透照厚度與對(duì)比度之間的線性關(guān)系，不僅便于實(shí)現(xiàn)不同材料厚度下、不同摻雜含量的殘芯對(duì)比度靈敏度，還有利于定量殘芯的細(xì)節(jié)檢測(cè)能力，用于驗(yàn)證中子檢測(cè)系統(tǒng)和空心葉片中子檢測(cè)前的殘芯定量靈敏度的參考指標(biāo)。

發(fā)明的技術(shù)方案：一種空心葉片殘芯中子檢測(cè)靈敏度的參考線確定方法，該方法中應(yīng)用反應(yīng)堆中子檢測(cè)系統(tǒng)(1)和對(duì)比試樣(2)；