变能量X射线成像技术是实现大厚度比目标内部信息检测的重要方法。该方法利用递变管电压获取工件不同厚度区域的透照子图,通过融合获取能够完整表征工件结构信息的高动态范围数字图像。但是受限于显示设备的动态范围,融合的高动态范围X射线图像的细节无法得到有效显示。针对上述问题,利用X射线图像重点表征突变结构信息的特点,提出基于图像梯度非线性增强的算法,通过增强图像中的灰度变化信息来实现图像增强。同时,结合图像的多分辨特性,实现了不同分辨率层级梯度图像的增强和融合,从而有效保留并增强不同变化程度的目标结构信息。最后,对大厚度比目标进行变能量X射线成像,并对融合的高动态范围图像进行增强处理,结果表明,所提方法能够有效实现高动态范围图像结构信息的增强。

开展了基于激光选区熔化技术对IN718镍基超合金直接激光熔化成形的研究。将零件分为心部与轮廓区, 通过改变激光线输入量进行选区熔化研究。首先, 建立熔池内烧结的数值模型, 改变激光线输入量, 获得了激光线输入量对零件致密度的影响规律并观察了成形体中的组织生长。然后, 增加轮廓部位扫描, 改变激光线输入量与扫描顺序, 获得其对零件表面质量的影响规律。最后, 通过优化热处理工艺提高零件高温拉伸强度和高温持久性能。试验结果表明, 在激光线输入量为300 J/m时, 成形体致密度最高, 为98.9%, 成形体沿层间方向组织为树枝晶加等轴晶, 在层内方向组织为等轴晶。采用心部+后轮廓扫描的方式, 轮廓激光线输入量为100 J/m时表面质量最优, 粗糙度为3.1 μm。对成形体采用1 065 ℃固溶+双时效的热处理可以获得最佳高温性能组合, 高温拉伸强度为1 356 MPa, 高温持久时间为34 h。结果显示, 通过激光选区熔化制作IN718镍基超合金可以满足航空结构件对致密度、表面质量和高温性能要求。

变能量X射线成像执行过程中通过多管电压参数的设置，获取物体不同厚度范围的有效信息，并经图像融合处理获取反映物体内部完整结构信息的图像。但是由于物质的衰减系数和荧光转换效率均存在较强的能谱相关性，现有变能量成像方法中依据实验获取的管电压-厚度-器件响应曲线来确定子图加权系数的方法缺乏通用性，特别是对于多种材料复合的情况。对多电压情况下对应透照图像灰度的变化规律及关联关系进行研究，提出基于相邻管电压对应有效透照厚度重叠率约束的管电压递变步长控制方法；并提出灰度比例直方图的概念，实现子图加权系数的快速求解。多材质复合工件的变能量成像实验表明，该方法克服了现有变能量成像算法通用性方面的缺点，能够实现多材料复合情况下的有效子图融合。

X射线递变能量成像是依次获取复杂结构件在递变能量下的局部有效信息, 并通过多谱融合获取完整结构信息。 但是目前的能量选择主要以人工设定管电压步进为主, 无法匹配检测对象的有效厚度变化率, 成像效率及射线利用率较低。 基于递变能量成像规律, 提出一种最佳X射线管电压预测算法。 该方法通过对检测物体进行变能量预扫描, 提取图像序列中有效厚度(高质量区域)和临近厚度(预测区域), 建立有效厚度的图像灰度与管电压、 X射线光谱之间的物理模型, 及临近厚度灰度差与电压的函数模型, 进而得到临近厚度最佳成像时的能量预测模型。 通过模型求解, 实现了能量的自适应预测。 以不同厚度钢块为对象, 利用该算法逐一预测各个厚度钢块最佳成像时的管电压, 并与实际值对比。 实验结果显示, 在低能时可跨3~4 mm准确预测, 高能时可跨7~10 mm预测, 精度可以达到95%以上。