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文檔簡介
ICSXX.XXX.XX
CCSXXXX
團體標準
T/CSTMXXXXX—202X
鈦合金三維氫分布測定中子成像法
Titaniumalloys—Determinationofthree-dimensionalhydrogendistribution—
Neutrontomography
202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施
中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布
T/CSTMXXXXX—2020
引言
中子成像法，又叫中子計算機層析成像法，具有對氫元素靈敏、穿透性強、無損的優(yōu)點。它是利用
中子束穿透物體時，與原子核發(fā)生相互作用，通過中子束的衰減來反映樣品內(nèi)部信息的一種無損檢測方
法。鈦合金中不同氫含量會引起中子束不同程度的衰減，對含氫鈦合金試樣進行三維中子成像，可獲得
三維的氫分布信息。通過建立中子圖像與鈦合金中不同氫含量的相關(guān)性曲線，可實現(xiàn)鈦合金中三維氫分
布定量測定，為鈦合金中氫的擴散行為及影響機制研究提供新的方法及數(shù)據(jù)支撐，優(yōu)化鈦合金性能，促
進鈦合金材料廣泛應(yīng)用。本標準為鈦合金中三維氫含量及分布的可靠測定提供技術(shù)規(guī)范。
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鈦合金三維氫分布測定中子成像法
警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問題。
使用者有責任采取適當?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。
1范圍
本文件規(guī)定了中子成像法測定鈦合金中三維氫分布及含量的方法。
本文件適用于熱處理或電化學充氫前后的鈦合金塊狀樣品中氫分布及含量測定，測定范圍為
0.004%—4.0%，氫分布的空間分辨率根據(jù)樣品尺寸在幾十微米~幾百微米。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，
僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本
文件。
GB/T12604.2無損檢測術(shù)語射線照相檢測
GB/T12604.8無損檢測術(shù)語中子檢測
GB/T12604.11無損檢測術(shù)語X射線數(shù)字成像檢測
GB/T12604.12無損檢測術(shù)語第12部分：工業(yè)射線計算機層析成像檢測
GB/T31363無損檢測熱中子照相檢測總則和基本規(guī)則
GB/T41123.1無損檢測工業(yè)射線計算機層析成像檢測第1部分：原理、設(shè)備和樣品
GB/T41123.2無損檢測工業(yè)射線計算機層析成像檢測第2部分：操作和解釋
3術(shù)語和定義
GB/T12604.2、GB/T12604.8、GB/T12604.11、GB/T12604.12界定的術(shù)語和定義適用于本文件。
4原理
中子成像法是基于透射成像原理：當中子束穿透物體時，與原子核發(fā)生相互作用，通過透射中子束
的衰減來反映樣品內(nèi)部的信息。當360°旋轉(zhuǎn)掃描樣品時，可得到不同角度的透射投影圖，經(jīng)過透射投
影圖像的重建，可獲得樣品三維分布信息。氫元素的中子衰減系數(shù)遠大于鈦合金中其他元素，使得氫元
素引起的中子束強度衰減與鈦合金基體有明顯差異，使中子成像法獲得氫分布信息成為可能。鈦合金中
不同氫含量會引起中子束不同程度的衰減，在中子圖像中，氫含量引起的衰減可表征為不同的灰度值（或
偽彩色）。通過中子計算機層析成像，并建立中子圖像灰度值與鈦合金中不同氫含量的校準曲線，可實
現(xiàn)鈦合金中三維氫分布的定量測定。本方法適用于使用不同類型中子源的中子成像裝置，用已知氫含量
的標準物質(zhì)/樣品進行校準。
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5儀器和設(shè)備
中子成像裝置主要包括中子源、準直器、樣品臺及像探測器，如圖1所示。由中子源發(fā)出的中子束
經(jīng)過準直器后照射到樣品上，中子束與樣品發(fā)生相互作用而衰減，衰減后的透射中子的空間分布被探測
器接收得到沿著中子束傳播方向的被測樣品的透射投影圖。當360°旋轉(zhuǎn)樣品時，探測器可記錄不同旋
轉(zhuǎn)角度的透射投影圖，實現(xiàn)中子三維成像。
圖1中子成像裝置示意圖
中子束的衰減規(guī)律符合Lambert-Beer定律，如式（1-1）：
I=（5-1）
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