检测单个晶体结构中的异常的方法技术

本发明专利技术公开了一种检测晶体学结构中的异常的方法，所述方法包括：在相对于所述晶体学取向的已知方向上利用x射线辐射对所述结构进行照明；对所述结构进行定位使得所述结构的晶体学取向是已知的；对透射穿过所述结构的衍射的所述x射线辐射的图案进行检测；基于相对于所述晶体学取向的所述已知方向来生成模拟的所述图案；将所检测图案与在所述已知方向上进行照明的x射线辐射的模拟图案进行比较；以及基于所述比较来检测所述晶体学结构中的所述异常。

【技术实现步骤摘要】
检测单个晶体结构中的异常的方法
技术介绍

本公开涉及检测单个晶体结构中的异常的方法、分析衍射信号的方法和用于检测金属合金的单个晶体结构中的缺陷的分析方法的用途。相关技术的描述飞行器引擎(诸如气体涡轮引擎)的部件可具有晶体学结构。例如，涡轮叶片可由具有晶体学结构的金属合金制成，具体地讲，可由具有单个晶体的金属合金制成。分析晶体学结构以识别异常或缺陷。已知使用x射线衍射来检测亚表面晶体学结构。US9,939,393B2和US2018/0231478A1公开了对航空航天部件中的晶体学特性的检测。获得第一光束图案的参考规格。插入该部件以进行分析。激活辐射源。获得第二光束图案。将第二光束图案与第一光束图案进行比较。确定偏差是否大于阈值。如果偏差大于阈值，则该部件例如被拒绝或修复。如果偏差不高于阈值，则将该部件投入使用。已知的检查过程是劳动密集的。由于依赖操作员的技能和/或解释，因此已知的检查过程是主观的。本公开的目的是提供更准确和/或更容易地检测单个晶体结构中的异常的方法。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供了一种检测单个晶体结构中的异常的方法，该方法包括：在相对于晶体学取向的已知方向上利用x射线辐射对该结构进行照明；对所述结构进行定位使得所述结构的晶体学取向是已知的；对透射穿过所述结构的衍射的所述x射线辐射的图案进行检测；基于相对于所述晶体学取向的所述已知方向来生成模拟的所述图案；将所检测图案与在所述已知方向上进行照明的x射线辐射的模拟图案进行比较；以及基于所述比较来检测所述晶体学结构中的所述异常。在布置结构中，定位步骤包括基于对结构的晶体学取向的测量来控制机器以控制结构的取向。可控制结构的取向，使得该结构相对于x射线辐射的晶格取向是已知的。因此，可控制结构的取向，使得该结构相对于x射线辐射的已知方向的晶格取向是已知的。在布置结构中，该方法包括测量结构的晶体学取向。在布置结构中，使用劳厄背反射或空间分辨声音光谱学测量结构的晶体学取向。在布置结构中，针对相对于晶体学取向的多个不同方向来执行照明步骤和检测步骤。在布置结构中，在每个照明步骤之前重新定位结构，以便控制相对于晶体学取向的方向。在布置结构中，照明步骤的x射线辐射为源自x射线源的x射线光束。在布置结构中，照明步骤的x射线辐射由定位在x射线源的下游的准直器准直以提供x射线光束。在布置结构中，根据埃瓦尔德构造来生成模拟图案。在布置结构中，该方法包括：在比较步骤之前，通过应用基于全局噪声估计的滤波器、中值滤波器和高斯滤波器中的至少一者来减少所检测图案中的图像噪声。在布置结构中，该方法包括：在比较步骤之前，通过应用侵蚀、扩张和拉普拉斯滤波器中的至少一者来对所检测图案执行图像优化。在布置结构中，晶体学结构为金属合金。在布置结构中，晶体学结构为航空航天部件。在布置结构中，晶体学结构为用于飞行器引擎的涡轮的叶片。根据本公开的第二方面，提供了一种分析x射线衍射信号的方法，该方法包括：确定产生x射线衍射信号的x射线辐射相对于单个晶体结构的晶体学取向的照明方向；将所述x射线衍射信号与在所确定方向上进行照明的x射线辐射的模拟图案进行比较；以及基于所述比较来检测单个晶体结构中的异常。根据本公开的第三方面，提供了一种用于检测金属合金的单个晶体结构中的缺陷的分析方法的用途，其中该分析方法根据第一方面或第二方面。如本文其他地方所述，本公开可涉及气体涡轮引擎。此类气体涡轮引擎可包括引擎核心，该引擎核心包括涡轮、燃烧器、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴。此类气体涡轮引擎可包括位于引擎核心的上游的(具有风扇叶片的)风扇。本公开的布置结构可以特别但并非排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。因此，该气体涡轮引擎可包括齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动风扇。至齿轮箱的输入可直接来自芯轴或者间接地来自芯轴，例如经由正齿轮轴和/或齿轮。芯轴可将涡轮和压缩机刚性地连接，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转(其中，风扇以更低的速度旋转)。如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何合适的通用架构。例如，气体涡轮引擎可具有将涡轮和压缩机连接的任何所需数量的轴，例如一个轴、两个轴或三个轴。仅以举例的方式，连接到芯轴的涡轮可以是第一涡轮，连接到芯轴的压缩机可以是第一压缩机，并且芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。在此类布置结构中，第二压缩机可轴向定位在第一压缩机的下游。该第二压缩机可被布置成(例如直接接收，例如经由大致环形的管道)从第一压缩机接收流。齿轮箱可被布置成由被配置成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如上述示例中的第一芯轴)来驱动。例如，该齿轮箱可被布置成仅由被配置成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如，在上面的示例中，仅第一芯轴，而不是第二芯轴)来驱动。另选地，该齿轮箱可被布置成由任何一个或多个轴驱动，该任何一个或多个轴例如为上述示例中的第一轴和/或第二轴。该齿轮箱可以是减速齿轮箱(因为风扇的输出比来自芯轴的输入的旋转速率低)。可以使用任何类型的齿轮箱。例如，齿轮箱可以是“行星式”或“恒星”齿轮箱，如本文别处更详细地描述。该齿轮箱可以具有任何期望的减速比(定义为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度)，例如大于2.5，例如在3到4.2、或3.2到3.8的范围内，例如，大约或至少3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。例如，齿轮传动比可以介于前一句中的任何两个值之间。仅以举例的方式，齿轮箱可以是“恒星”齿轮箱，其具有在3.1或3.2到3.8的范围内的齿轮传动比。在一些布置结构中，该齿轮传动比可在这些范围之外。在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向设置在风扇和一个或多个压缩机的下游。例如，在提供第二压缩机的情况下，燃烧器可直接位于第二压缩机的下游(例如在其出口处)。以另一个示例的方式，在提供第二涡轮的情况下，可将燃烧器出口处的流提供至第二涡轮的入口。该燃烧器可设置在一个或多个涡轮的上游。该压缩机或每个压缩机(例如，如上所述的第一压缩机和第二压缩机)可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶，该排定子轮叶可为可变定子轮叶(因为该排定子轮叶的入射角可以是可变的)。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。该涡轮或每个涡轮(例如，如上所述的第一涡轮和第二涡轮)可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。每个风扇叶片可被限定为具有径向跨度，该径向跨度从径向内部气体洗涤位置或0％跨度位置处的根部(或毂部)延伸到100％跨度位置处的尖端。该毂部处的风扇叶片的半径与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测晶体学结构(50)中的异常的方法，所述方法包括：/n在相对于晶体学取向的已知方向上利用x射线辐射对所述结构进行照明；/n对所述结构进行定位使得所述结构的晶体学取向是已知的；/n对透射穿过所述结构的衍射的所述x射线辐射的图案进行检测；/n基于相对于所述晶体学取向的所述已知方向来生成模拟的所述图案；/n将所检测图案与在所述已知方向上进行照明的x射线辐射的模拟图案进行比较；并且，/n基于所述比较来检测所述晶体学结构中的所述异常。/n

【技术特征摘要】
20190116 GB 1900583.41.一种检测晶体学结构(50)中的异常的方法，所述方法包括：
在相对于晶体学取向的已知方向上利用x射线辐射对所述结构进行照明；
对所述结构进行定位使得所述结构的晶体学取向是已知的；
对透射穿过所述结构的衍射的所述x射线辐射的图案进行检测；
基于相对于所述晶体学取向的所述已知方向来生成模拟的所述图案；
将所检测图案与在所述已知方向上进行照明的x射线辐射的模拟图案进行比较；并且，
基于所述比较来检测所述晶体学结构中的所述异常。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述定位步骤包括基于对所述结构的所述晶体学取向的测量来控制机器以控制所述结构的所述取向。


3.根据权利要求1所述的方法，包括：
测量所述结构的所述晶体学取向。


4.根据权利要求3所述的方法，其中使用劳厄背反射或空间分辨声音光谱学测量所述结构的所述晶体学取向。


5.根据权利要求1所述的方法，其中针对相对于所述晶体学取向的多个不同方向来执行所述照明步骤和所述检测步骤。


6.根据权利要求5所述的方法，其中在每个照明步骤之前重新定位所述结构，以便控制相对于所述晶体学取向的所述方向。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述照明步骤的所述x射线辐射为源自x射线源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰奎琳·格瑞菲斯，斯科特·杜菲维尔，纳西莎·C·平扎里乌，卡洛斯·爱德华多·梅斯基塔弗里亚斯，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB