导读：试制一种航空发动机的过程中，其单晶涡轮叶片毛坯合格件还需要经过26道后续加工工序方能入库。在机械加工工序全部完成后，需按照X射线检测规范要求对叶片零件进行检测。
这一次，中国航发航空科技股份有限公司的同事们在X射线检测结果中发现了奇怪的异物，这到底是什么东西呢？
附：单晶涡轮叶片机加工序：
磨榫齿型面
磨榫头和缘板排气边
磨榫头和缘板进气边
磨缘板盆径向面
磨缘板背径向面
标印
粗磨盆叶冠待焊面
粗磨背叶冠待焊面
第一次检验
荧光检查
叶冠装配面钎焊
磨叶冠盆堆焊面
磨叶冠背堆焊面
磨叶冠封严齿及进、排R
抛修堆焊层
钳修
第二次检验
清洗
荧光检测
X射线检测
测频
水流量试验
气流量试验
涂层
成品检验
单晶涡轮叶片实物与胶片型X射线检测结果
此次采用的X射线机型号为ISOVOLT320M2，胶片类型为天津V型，自动洗片机型号为NDTSECO。由上图所示的X射线检测结果可以看出，红色圆圈内为疑似外来物的显示，该显示在底片上呈不规则的白色片状结构，影像的黑度不均匀，且位于叶身有型腔的区域，但位置随机分布。
一、数字实时成像X射线检测验证
为了进一步验证该疑似显示的真实性，采用数字实时成像X射线检测系统(DR)对该叶片进行了复验。DR检测系统由射线源、被检工件、成像探测器、成像及控制中心组成。
单晶涡轮叶片DR检测示意
单晶涡轮叶片DR检测现场图片
X射线机管头型号为Y.TU/320-D03定向，管电压为15~320kV，焦点形状为圆形，小焦点直径为3.0mm，大焦点直径为5.5mm。
平板探测器(成像板)是美国PerkinElmer公司的XRD-0822AP，面板部分基本技术参数为：像素数目1024×1024，像素间距200μm，总面积204.8mm×204.8mm。
单晶涡轮叶片DR检测结果
上图清晰地显示出了外来物的影像，证明了外来物存在的真实性。
二、外来物的成因分析
1、排除X射线检测共检时缺陷漏检
2、排除荧光检测过程中显像粉残留
目视检测零件外表面光滑无异物，说明该显示存在于零件内表面，采用冷光源伸到型腔内，裸眼可见该显示处有多余物紧贴在零件内壁上。于是，技术人员用普通高压气枪对叶片型腔进行清理后再次进行X射线检测，检测结果显示该清理无效，底片中的外来物显示无任何变化。分析该叶片的加工工序，技术人员怀疑是第一次“荧光检测”过程中显像粉(镁粉)经“叶冠装配面钎焊”工序中的高温，黏结在叶片内壁形成的。为验证这种假设，将镁粉置于零件表面进行X射线检测。
镁粉置于单晶涡轮叶片上
经过X射线检测，发现底片上并没有镁粉的影像，该试验排除了外来物为显像粉残留的可能性。
三、剖切零件对外来物进行成分分析
单晶涡轮叶片中的外来物在VHX-5000体视显微镜下的显示及其实物图
可见该外来物颜色稍黑，质软，呈蓬松状，刚性差。采用Oxford能谱仪对单晶叶片基体和外来物进行能谱分析。从叶片型腔内的外来物上取样(标为样本1和样本2)，叶片基体上取样(标为样本3)。
剖切面在JEOLJSM-6610LV扫描电镜下的形貌
四、三个采样区的能谱分析
五、外来物的去除
根据外来物的特性，采用水切割设备改装的超高压水枪对叶片型腔进行清理，水枪依次对准进气孔1、2、3进行冲洗，将外来物由排气孔排出。
单晶涡轮叶片中外来物去除示意及其专用夹具
六、建议
建议在型腔类零件的机加及运输过程中，对零件表面型腔入口进行密封保护，以防止型腔内进入外来物，导致零件在工作过程中失效甚至产生致命危害。