Brevet FR2643716A1 — publié le 19900831

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour détecter la présence de défauts dans des structures monocristallines. Le procédé actuellement le plus utilisé pour effectuer un contrôle de qualité sur des structures mono- cristallines est le procédé LAUE. On connait également des procédés par observation macro et micrographique. Le procédé LAUE en retour est un procédé long et coûteux, nécessitant une préparation et mise en oeuvre par des "tirs"-ponctuels sur l'objet à examiner, ces "tirs" ne couvrant qu'une très faible surface d'environ 1 mm2 et devant par conséquent être multipliés un grand nombre de fois, sous de nombreux angles différents, et sans pour autant couvrir la totalité de la surface de l'objet, lais- sant ainsi subsister une marge d'incertitude importante, tout en ne donnant que l'orientation cristallographique, seule. La demanderesse a constaté que l'on pouvait déter- miner la qualité cristallographique des structures monocris- tallines par une exploitation rationnelle de diagrammes composés-de pseudo-lignes de KIKUCHI. Cependant le procédé actuel pour obtenir les pseudo-lignes de KIKUCHI consiste à bombarder une structure monocristalline placée sous vide, avec un faisceau d'électrons, ces lignes apparaissant au microscope électro- nique. Ce procédé est par conséquent inutilisable avec des objets de grandes dimensions ayant une structure mono- cristalline, tels que par exemple des aubes de turbines. L'invention a en conséquence pour buts principaux: - un procédé pour obtenir une image des pseudo- lignes de Kikuchi d'une structure monocristalline en atmos- phère ambiante; - un procédé de contrôle de qualité cristallogra- phique d'objets de grandes dimensions à structures monocris- tallines par la mise en oeuvre dudit procédé; - un appareil pour la mise en oeuvre-des procédés précités de production de pseudo-lignes de Kikuchi et de contrôle de qualité de structures monocristallines d'objets de grandes dimensions. L'invention a pour objet à cet effet un procédé pour obtenir une image des pseudo-lignes de Kikuchi d'une structure monocristalline, caractérisé en ce qu'on bombarde ladite structure monocristalline, en atmosphère ambiante naturelle, avec un faisceau de photons. Les photons frappant les monocristaux de la structure engendrent des électrons qui rebondissent sur les plans réticulaires et produisent ainsi les pseudo-lignes de Kikuehi. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on irradie la structure monocristalline avec un faisceau polychromatique divergent de rayons X. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, on utilise pour irradier ladite structure un générateur de rayons X de type connu, à microfoyer direction- nel. D'une façon avantageuse le diamètre dudit micro- foyer est au plus de 100 pm. Du fait qu'il se déroule en atmosphère libre, ce procédé peut être mis en oeuvre sur des objets de grandes dimensions. Par voie de conséquence, l'invention a également pour objet un procédé de contrôle de qualité cristallogra- phique d'objets de grandes dimensions, ayant une structure monocristalline, caractérisé en ce qu'on réalise un cliché agrandi d'un diagramme composé de pseudo-lignes de Kikuchi obtenues par la mise en oeuvre dudit procédé précité,zet en ce qu'on analyse lesdites pseudo-lignes. D'une façon avantageuse, on effectue une saisie vidéo de l'image du diagramme et un traitement de l'image par ordinateur au moyen d'un programme approprié. - L'invention a enfin pour objet un appareil pour la mise en oeuvre desdits procédés, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti sur lequel sont montés un générateur de rayons X à microfoyer, un ensemble comprenant en série un amplificateur de brillance, un appareilde prise de vues vidéo, et un support d'objet interposé entre le microfoyer -et ledit amplificateur. Suivant un mode de réalisation, l'appareil com- prend en outre un support mobile coulissant perpendiculaire- ment à l'axe optique dudit ensemble et adapté pour présenter un récepteur d'images devant celui-ci. De préférence, l'appareil comprend en outre des moyens pour présenter automatiquement et successivement les objets à examiner devant ledit microfoyer. Le récepteur d'images peut être un écran fluores- cent, ou un film radiographique. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés a titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue schématique en plan de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention. La figure 2 en est une vue schématique en éléva- tion latérale. La figure 3 en est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. Suivant un mode de réalisation, l'appareil pour la mise en oeuvre des procédés suivant l'invention comprend un bâti 1 ayant une base 2 portant une table 3 de forme en L. Sur l'une des branches de la table 3 est monté au moyen d'un support 4a un générateur 4 de rayons X, de type industriel, ayant un microfoyer F d'un diamètre plus petit que ou égal à 100 pm, émettant un rayonnement polychroma- tique d'énergie maximale comprise entre 10 et 160 KeV, avec une anticathode en tungstène. Sur la même branche de-la table 3 en face du microfoyer F, est disposé un ensemble désigné d'une façon générale par la référence 5 et comprenant, à partir du microfoyer F, un amplificateur de brillance 6 et un dispo- sitif 7 de prise de vues vidéo, alignés axialement ensemble et avec ledit microfoyer. Devant l'amplificateur 6 est disposé un support 8 coulissant latéralement, ou verticalement, adapté pour recevoir un écran fluorescent 9 et permettant d'interposer l'écran 9 entre l'amplificateur 6 et le foyer F. Sur l'autre branche de la table 3 est monté un plateau rotatif indexable 10 comportant sur sa périphérie des moyens 11 adaptés pour recevoir de façon amovible des objets 12 dont la qualité cristallographique doit être con- trôlée, par exemple des aubes de turbines à structure mono- cristalline. Un appareil automatique 13 de type connu, par exemple un manipulateur, est monté sur la base 2, au-dessous de l'intervalle compris entre le microfoyer F et l'amplifica- teur 6. Cet appareil manipulateur comporte des moyens 14, aptes à saisir les objets 12 sur la périphérie du plateau , à les transférer devant le microfoyer F, à les orienter et à les remettre ensuite en place dans les moyens 11 du plateau. Un tel appareil manipulateur étant bien connu dans la technique ne sera pas décrit plus en détails. Il est enfin prévu des moyens, tels qu'un moteur pas à pas 15 pour indexer le plateau 10 angulairement en amenant successivement les moyens 11 du plateau au droit des moyens 14 du manipulateur. Le moteur 15 est relié au manipulateur 13 et à un dispositif électronique 17 de commande et de pilotage par un conducteur 16, le dispositif 17 étant lui-même relié au générateur 4 par un conducteur 18. L'appareil suivant l'invention fonctionne de la façon suivante: Les objets à contr8ler, par exemple des aubes 12 de turbine, sont disposés dans les moyens 11 du plateau indexable 10. Le dispositif de commande électronique 17 actionne le manipulateur 13 qui prélève un objet 12 et l'amène dans une position fixe prédéterminée devant le microfoyer F. L'écran 9 est amené devant l'amplificateur 6 et le générateur 4 est alimenté. Les photons émis par le générateur frappent les cristaux de la structure monocristalline de l'objet 12 et se transforment en électrons qui fontapparaître sur l'écran 9 l'image d'un diagramme composé de pseudo-lignes de Kikuchi. L'opérateur observe alors l'image sur l'écran, puis le manipulateur 13 oriente l'objet suivant un angle différent et l'opérateur observe la nouvelle image. L'opérateur apprécie les images et s'il ne détecte pas de défauts il retire l'écran 9 et actionne l'ensemble 5 pour saisir les images des diagrammes, qui peuvent ensuite être traitées par ordinateur pour une exploitation précise des pseudo-lignes de Kikuchi, au moyen d'un logiciel approprié. Le procédé et l'appareil suivant l'invention permettent d'obtenir une image radiographique diffractée de la totalité du profil de l'objet exposé au rayonnement du générateur, c'est-à-dire une image globale par opposi- tion aux techniques classiques ponctuelles. En outre, les résultats obtenus sont indépendants de la géométrie du profil de la pièce examinée et notamment de sa courbure, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des aubes de turbines, et permet de réduire à environ 3 minutes, au plus, le temps nécessaire au con- trôle d'une aube de turbine. REVENDICATIONS 1. Procédé pour obtenir une image des pseudo-lignes de Kikuchi d'une structure monocristalline, caractérisé en ce qu'on bombarde ladite structure monocristalline, en atmosphère ambiante naturelle, avec un faisceau de photons. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on irradie la structure monocristalline avec un faisceau polychromatique divergent de rayons X. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise pour irradier ladite structure un géné- rateur de rayons X de type connu, à microfoyer directionnel. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre dudit microfoyer est au plus de 100 gm. 5. Procédé de contr6le de qualité cristallogra- phique d'objets de grandes dimensions, ayant une structure monocristalline, caractérisé en ce qu'on réalise un cliché agrandi d'un diagramme composé de pseudo-lignes de Kikuchi obtenues par la mise en oeuvre du procédé défini suivant l'une quelconque des- revendications 1 à 4. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on effectue une saisie vidéo de l'image du diagram- me et un traitement de l'image par ordinateur au moyen d'un programme approprié. 7. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini suivant les revendications 5 ou 6, caractéri- sé en ce qu'il comprend un bâti (1) sur lequel sont montés un générateur (4) de rayons X à microfoyer (F), un ensemble- comprenant en série un amplificateur de brillance (6), un appareil (7) de prise de vues vidéo et un support (8) d'ob- jet interposé entre le microfoyer (F) et ledit amplifica- teur (6). 8. Appareil suivant la revendication 7, caracté- risé-en ce qu'il comprend en outre un support mobile coulis: sant (8) perpendiculairement à l'axe optique dudit ensemble et adapté pour présenter un récepteur d'images (9) devant celui-ci. 9. Appareil suivant l'une des revenr dications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (10, 13, 14, 15) pour présenter automatiquement et successivement les objets (12) à examiner devant ledit microfoyer (F). 10. Appareil suivant la revendication 8, caracté- risé en ce que ledit récepteur d'images peut être un écran fluorescent, ou un film radiographique.