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单晶高温合金展现出优越的抗疲劳性能和高温蠕变性能，广泛应用于航空发动机和燃气轮机的热端部件。但是，单晶高温合金发动机叶片在生产过程中产生的一系列凝固缺陷，例如晶体取向偏离、再结晶、杂晶和残余应力等，会严重影响其高温力学性能。采用X射线衍射技术可以快速、无损地对单晶高温合金的凝固缺陷进行检测，相关技术在国际上已经有了比较广泛的研究和应用。但是，目前主要使用的X射线衍射技术自动化程度较低，造成测量效率低、误差大等缺陷，不适用于单晶叶片的批量化检测。本文研究了一种专门用于单晶叶片取向和杂晶晶界无损、快速检测的设备——单晶叶片定向仪。 本文首先介绍了X射线衍射技术的原理和应用，着重介绍了劳厄照相法，并且讨论了采用像素型面探测器的劳厄照相法在单晶叶片取向测量中的优势。其次，本文通过分析了国内外相关课题的研究历史和现状，简要介绍了研究内容、目标和技术方案。最后，本文详细地阐述了单晶叶片定向仪的硬件、软件系统设计。 硬件方面，本文介绍了单晶叶片定向仪的装置结构选择，讨论了关键部件的选型、样品台的设计以及辐射安全设计等问题。 软件方面，本文首先讨论了采用人工处理劳厄衍射数据的缺陷。其次本文研究了劳厄衍射数据自动处理算法，包括衍射斑点识别算法和衍射几何分析算法两部分，分别用于从劳厄衍射图样上获得衍射斑点数据和通过衍射斑点数据计算晶体取向，并对算法的性能做了一些测试验证工作。最后本文简要介绍了设备的软件结构设计。 本文结尾部分还简要讨论了这项工作以后的发展，提供了一些建议。