超声波透射技术无损评价粗晶材料平均晶粒尺寸

利用超声波透射法对粗晶材料的平均晶粒尺寸Ｄ进行了评定．研究结果表明，用超声波衰减变化Δα能够对材料的平均晶粒尺寸的波动进行无损评价，计算机处理曲线的变化特征与样品金相分析的结果符合得很好．

自相关在超声波检测HK-40炉管裂纹中的应用

介绍自相关在超声波透射检测 HK-4 0炉管裂纹中的应用 .研究表明 ,人工裂纹深度 D与接收信号的自相关函数 R有较好的对应关系 。

奥氏体的转变产物与冷却速度关系的数学模拟

Li Ximeng, Chen Feixia, Zhang Bechun, Yang Dazhi (Dept. of Materials Engineering. DUT)

悬式绝缘子钢脚锌套复合质量的超声无损评价研究

采用超声无损评价技术,利用自制钢脚质量超声无损评价装置测得锌环的回波信号,以统计质量控制理论对其进行处理,获得表征复合质量回波信号判据,并辅以金相分析的手段进行验证。结果表明;采用统计学方法获得的检测标准是合理的,应用该套检测系统和检测工艺实现了对锌环质量的超声无损评价。

连铸过程中超声细晶技术研究

研究了Al-1%Si合金水平连铸过程中施加功率超声对铸坯凝固组织的影响,并对其机理进行了探讨。实验结果表明,随着超声波功率的提高,铸坯凝固组织得到了细化,同时Si元素晶界偏析得到了抑制。理论分析认为当功率超声频率为22.3kHz时,能够发生空化效应的最大空化泡半径为1.02×10-4m,且随着超声功率的增加,空化泡数量增多。空化泡崩溃时产生局部高温高压,从而导致晶粒细化,改善了Si元素的分布情况。

功率超声对水平连铸Al-1％Si合金凝固的影响

研究了水平连铸过程中在保温炉内施加功率超声熔体处理对Al-1％Si合金凝周过程的影响。结果表明:施加功率超声后,合金凝固曲线第1个拐点左移,斜率发生了变化,且随着超声功率的增加,合金的结晶温度升高,当超声功率为1000 W时,结晶温度提高了33℃;同时,施加了功率超声后,保温炉内金属液温度分布均匀性随着超声功率的增加得到了显著的改善;金相分析表明,当超声功率为1000 W时,铸坯凝固组织得到了细化,同时晶粒尺寸更加均匀;此外,施加功率超声处理后铸坯表面质量得到了提高。

基于功率谱分析的表面涂层厚度超声无损测量方法

针对厚度小于1 mm的薄膜或涂层材料,研究了一种超声测厚信号处理方法.当超声波在两层或多层介质中传播时,不同界面的回波信号会相互叠加并发生干涉.当超声波在厚度L、声速ν、声阻抗Z2的介质(介于声阻抗分别为Z1和Z3的两介质之间)中传播,由于界面回波的叠加与干涉,回波信号的功率谱在频率为f0=ν /4L的奇数或偶数倍处出现周期性极值点.因此,当声速ν已知,待测试样的厚度L可由关系式L=ν /2△f 来求得.其中,△f是相邻两极值的频率间隔.根据该原理,采用水浸聚焦脉冲回波超声检测方法,对镍基高温合金基体上的ZrO2热喷涂涂层(270～400 μm)进行了厚度测试,试验结果与金相法测试结果相符.

厚壁铸造奥氏体不锈钢管道焊缝超声相控阵检测技术概述

铸造奥氏体不锈钢(Cast austenitic stainless steel,CASS)管道的焊接质量直接关系到核反应堆的安全,在核动力装置的检验规范中,对此类焊缝加工质量及服役期间状况提出无损检测的强制性要求,但CASS焊缝组织状态的复杂性给超声检测工作带来困难,研究采用相控阵超声检测(Phased array ultrasonic testing,PAUT)技术解决这一难题已成为国内外无损检测工作者关注的热点。概述厚壁CASS管道焊缝PAUT技术的难点,归纳相应的关键技术及解决策略,并简述近期国内外相关研究工作的进展和成果,以期为厚壁CASS管道焊缝的PAUT技术提供借鉴和参考。

功率超声对Pb-Sn合金凝固行为的影响

研究了功率超声对铅锡合金凝固过程的影响,分析了其影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,并且经过功率600W的超声处理后,先析出相的析出温度升高3℃,凝固温度升高了5℃。随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱。

基于随机介质理论的热障涂层随机孔隙模型构建

基于随机介质理论、采取统计学方法,将热障涂层(TBCs)中孔隙和裂纹引起的局部密度和弹性模量起伏用空间自相关函数及某些统计参数来描述,借助极值搜索法对连续随机介质模型进行改造,并针对涂层孔隙率及各向异性取向等进行模型参数优化,提出并建立了TBCs随机孔隙模型。将模型模拟结果与ZrO2涂层SEM观察结果进行对比表明,所建立的模型能够较好地描述热障涂层中的孔隙、裂纹形貌特征。本研究对于确定TBCs孔隙特征与涂层性能的理论关系以及涂层性能计算研究具有较大意义。

超声场对Al-1％Si合金水平连铸坯显微组织及力学性能的影响

对直径为10 mm的Al-1％Si合金水平连铸过程施加超声处理后,铸坯的表面质量得到了改善,凝固组织得到了细化,力学性能得到了提高．当超声功率达到1000 W时,表面粗糙度由未施加超声波时的40μm降为10μm;平均晶粒度由94.1μm降为31．2μm;抗拉强度、延伸率和硬度分别提高了20．5％、37．5％和23．9％;同时,Si元素在α(AI)基体中分布的均匀性得到了提高,晶界偏析得到了抑制,析出的Si相形貌由条状变为颗粒状．

相控阵超声检测横向分辨力实验测试及分析

使用带有斜楔的60晶片线型阵列换能器,以扇扫成像方式,对孔径为8~30 mm范围内,焦距分别为30 mm、40 mm、60 mm、80 mm时相控阵系统的横向分辨力进行了实验测定。研究发现：焦距一定时,随线阵换能器孔径的增大,系统的横向分辨力提高;孔径一定时,随焦距增加,系统横向分辨力降低;焦距和换能器孔径对相控阵成像分辨力影响显著。实测结果与理论分析以及已有文献的数值模拟结果具有良好的一致性。研究结果对于相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。

基于随机孔隙模型的CFRP孔隙率超声检测研究

为解决碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)孔隙率超声衰减法检测中,理论值与试验值存在差异的问题,基于随机介质理论,建立CFRP孔隙特征的数学描述方法。该方法利用极值搜索法对椭圆形自相关函数随机介质构造方法进行改造。通过正交试验分析各构造参数对随机孔隙构造结果的影响,并利用CFRP试样的大量孔隙形态及分布统计数据,对自相关长度ab、自相关长度比r0=a/b及分区边长D等参数进行优化,最终构建CFRP随机孔隙模型。研究发现,随机孔隙模型能够反映孔隙的形貌及分布等随机特征,为研究CFRP孔隙对超声波的散射作用提供理论依据。根据此模型计算出的超声衰减系数与孔隙率对应关系与试验结果之间规律一致。表明该随机孔隙模型能够很好地表征CFRP的整体弹性性能及由随机孔隙引起的局部弹性微扰。

复合材料孔隙形貌特征对超声波散射衰减影响的分析

采用有限差分正演模拟方法,针对基于统计学原理建立的复合材料二维随机孔隙模型,在保持孔隙率不变的前提下,计算了孔隙形状、取向及数量等因素单一变化及孔隙形貌特征多因素随机变化下的超声波衰减系数,并以0.03%~4.62%孔隙率的碳纤维复合材料为例,比较了超声波衰减系数的理论计算结果和实验测试结果。研究表明,孔隙形状（宽长比）、取向和数量均对超声波衰减系数有影响,且孔隙形貌的随机性会引起超声波衰减系数的波动。

激励电压对压电阻抗法检测灵敏度的影响

研究了锆钛酸铅压电陶瓷(lead zirconate titanate piezoelectric ceramic,简称PZT)传感器的激励电压与压电阻抗法(electro-mechanical impedance,简称EMI)结构健康监测技术灵敏度之间的关系。借助WK 6500B精密阻抗分析仪及自行搭建的高激励电压电阻抗测试系统(high excitation voltage electrical impedance measurement sys-tem,简称HEVEIMS),在0.01～20V之间8种不同激励电压下,对尺寸为1250mm×100mm×3mm铝梁结构上距离PZT传感器1 000mm的直径为1.2,2.5和3.5mm的通孔损伤进行了检测。研究结果表明,激励电压与检测灵敏度之间的关系是非单调的。在1～10V范围内,提高激励电压能够显著增大EMI方法的检测灵敏度。高激励电压下PZT电阻抗信号中非线性成分增多是导致EMI方法检测灵敏度升高的主要原因。研究结果不但为EMI检测中激励电压的选取提供了参考,也为明确激励电压与检测灵敏度之间的相关关系提供了数据支持。

功率超声作用下纳米氧化铜粉体的制备

用Cu(NH_3)_6(OH)_2在功率超声作用下分解制备了纳米CuO粉体。用X射线衍射和透射电镜进行表征,结果表明,所得纳米CuO粉体平均粒径为24nm,尺寸分布范围较窄。

高能超声处理Al-1Si合金凝固组织分析

采用高能超声处理Al-1Si合金熔体,借助金相显微镜和电子探针进行组织分析,并测定合金的熔化潜热,分析了熔体中超声空化效应和声流效应影响凝固过程的机理。结果表明,试样晶粒平均尺寸由超声处理前的94μm减小到超声处理后的34μm;合金试样的熔化吸热量由263.90J/g降低为159.81J/g,在熔体中施加高能超声显著改善了合金成分的均匀性并细化了晶粒。

Pb-Sn合金在功率超声场中的凝固过程研究

研究了功率超声在铅锡合金凝固过程的作用,分析了超声功率、施振温度、熔体的冷却方式等参数的影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱;施振温度、熔体的冷却方式等参数对超声在铅锡合金凝固过程的作用有较大的影响。

超声速法评价低碳钢的石墨化

低碳钢的石墨化是导致材料高温性能劣化的原因之一.试验选择石墨化程度不同的20#钢作为研究对象,通过测量超声波在其中的传播速度,考察声速法评价低碳钢石墨化的可行性.研究结果表明:随着石墨化程度的加剧,超声波速度随时效时间按照指数规律递减.声速降低的根本原因在于石墨化削弱了原子间结合力,割断了基体的连续性.依据弹性模量与原子间的相关性判断,这将导致弹性模量的降低.

时域特征用于20^#钢球化组织状态无损评价

珠光体型耐热钢在服役过程中发生的珠光体球化、碳的石墨化等一系列组织转变,使设备失效的危险性增加。实验选择球化状态不同的20#钢样品作为研究对象,利用信号分析技术提取表征组织形态的超声回波信号时域特征,分别采用单因素及主成分分析方法考察特征对球化形态的识别能力。研究表明,珠光体的球化组织状态与超声场的相互作用(如回波幅度),影响超声回波信号的时域特征;对球化组织形态的识别较为显著的特征值是:下降时间、面积平均和不对称度;利用主成分分析可以快速实现对球化组织状态的有效识别。由此可以得出:以信号时域特征描述20#钢珠光体球化组织状态的变化是可行的,该方法以无损的形式实现了对组织形态的检测,弥补了现有检测手段的不足,为高温条件下在役装置的显微组织现场检测提供技术支持。