高速铁路钢轨疲劳过程的超声非线性系数表征

在U71Mn钢轨截面上不同位置取9个带有燕尾状缺口的试件进行三点弯曲疲劳试验和超声波非线性检测,提取试件在不同疲劳加载循环次数下超声波的基波幅值和二次谐波幅值,据此计算钢轨疲劳过程的超声非线性系数,并用扫描电镜和金相显微镜观察对应试件表面的微观形貌,研究超声非线性系数与钢轨疲劳裂纹萌生和扩展的关系。结果表明:在钢轨疲劳过程中,超声非线性系数呈规律性变化;在试件疲劳的初期,超声非线性系数缓慢升高,当疲劳加载循环次数达到7万次以后超声非线性系数开始快速增长,对应的试件开始萌生裂纹,到9万次以后试件的裂纹开始生长,当疲劳加载循环次数达到11万次时超声非线性系数达到峰值,然后随着疲劳加载循环次数的继续增加,超声非线性系数开始呈降低趋势,并在13万次时裂纹已经生长为3mm长的宏观裂纹,这说明超声非线性系数对钢轨疲劳过程中裂纹的萌生和扩展的变化非常敏感,验证了超声非线性系数用于表征U71Mn钢轨疲劳损伤过程的有效性。

非线性超声脉冲反转法在铝合金焊缝疲劳寿命预测中的应用

以不同疲劳寿命的铝合金焊缝为例研究了疲劳过程中的超声波非线性效应,同时建立了非线性参数与疲劳寿命的关系曲线(S-N曲线).采用脉冲反转法对非线性超声信号进行处理.结果表明,经过脉冲反转法获得的S-N曲线与经过滤波模块获得的S-N曲线相比谐波幅值提高了一倍,所以脉冲反转法可以提高非线性超声检测法表征疲劳损伤程度能力,而S-N曲线在疲劳过程中呈先缓慢增长后快速增长,最后下降的趋势,此趋势对应了材料疲劳的3个阶段,而金相组织验证了曲线的准确性,所以通过非线性超声脉冲反转法来预测疲劳寿命是可行的.

金属杆内疲劳裂纹与振动/超声相互作用及其定量表征

根据同步解调的原理,考察振动声调制检测输出信号中的调制成分,对金属杆内振动/超声在裂纹面上的相互作用进行了分析.制作了含有不同尺寸裂纹的铝杆试样,以扫频激励的方式得到合适的高频激励参数,分析输出信号中的调制信息,发现工件中的高频超声可分为两部分:一部分声波通过裂纹面,受到低频振动信号的调制,另一部分则保持不变。在此基础上对非线性调制模型进行了修正,并提出了一种用于裂纹检测的定量方法。与超声C扫描检测结果对比表明,此定量方法可用于估计金属杆中疲劳裂纹尺寸。

复杂结构焊缝的非线性超声检测方法

振动声调制技术是一种新出现非线性超声无损检测方法.文中简要介绍了此技术的检测原理,并对其在复杂结构焊缝质量检测中的应用进行了初步研究.制作了小径管座角焊缝试样,分别在单频激励和扫频激励条件下进行检测.结果表明,缺陷试样的调制强度均高于参考试样,且在特定高频频率范围内,二者差别显著,更有利于焊缝质量判别.而采用扫频技术可快速得到合适的高频频率范围,提高检测效率.与超声C扫描检测结果相比,采用振动声调制技术对小径管座角焊缝进行检测是可行的,但缺陷的定位定量分析等问题还需要进一步研究.

Ca与Ce在ZK60镁合金腐蚀性能改性中的应用

本文采用电化学法法及失重法,研究挤压变形后含Ca与Ce的ZK60镁合金腐蚀性能,实验结果发现当Ca含量在0.2wt.%,Ce含量在1.0wt.%时,合金的耐腐蚀性能最佳。同时Ca、Ce的加入将会使第二相Ca2Mg6Zn3与Mg41Ce5的尺寸细化,而Ca、Ce的加入使α-Mg基体易形成小阴极大阳极的状态,此效果将在ZK60镁合金表面形成"钝化膜",阻碍腐蚀的扩散,同时降低析氢的速度,从而提高镁合金的腐蚀性能,实验结果表明Ca与Ce的加入提高了ZK60镁合金的耐腐蚀能力,拓宽了ZK60镁合金在工业中的应用。

基于声发射和双谱分析的铝合金损伤原位监测研究

以列车车体材料7N01铝合金为研究对象,基于声发射和数字图像技术对7N01铝合金三点弯曲损伤过程进行了监测,采用传统的声发射参数与双谱法分析了7N01铝合金裂纹萌生及失稳扩展的声发射特征。结果表明:声发射能量和质心频率可有效预报7N01铝合金微裂纹的萌生。声发射信号的双谱等高线图显示两个频率成分之间的耦合关系,使得识别7N01铝合金三点弯曲过程中的不同阶段变得相对容易。7N01铝合金试样缺口尖端的损伤演变过程的数字图像监测结果,验证了声发射能量和质心频率对裂纹萌生的预测。实验结果显示声发射监测技术为裂纹演变行为的预测提供了依据。

激光选区熔化增材制造技术的研究进展

本文从SLM技术原理、工艺参数等方面重点介绍了铝合金、钛合金以及镍基高温合金的研究现状,阐述了金属粉末特性、打印工艺(激光功率、扫描速度、扫描间距等)和后处理手段对SLM成形件组织性能的影响,旨在为激光选区熔化增材制造技术的工艺研究提供指导。

7075铝合金疲劳损伤的多点快速非线性超声检测

非线性超声技术是一种对疲劳损伤非常敏感的无损检测方法。设计搭建多点快速检测系统,以不同程度疲劳损伤的铝合金为例研究疲劳过程中的超声非线性效应,对多个试件的不同位置进行了检测,提取试件不同疲劳加载循环次数下的超声波基波与二次谐波幅值,据此计算出超声波非线性系数,同时将结果与金相分析结果进行对比,研究组织变化与非线性系数之间的关系。结果表明,试件在疲劳过程中,非线性系数呈先升高后降低的规律性变化,在疲劳加载循环到4.5万次时达到峰值,对应了裂纹萌生阶段。但宏观裂纹出现后非线性系数呈降低趋势;同时多点扫查结果表明,单一试件疲劳损伤区域的非线性系数与未损伤区相比差别较大,说明了非线性系数对疲劳损伤的变化非常敏感,因此采用本方法可快速实现疲劳区域的初步定位检测。