Z2CND18.12N奥氏体不锈钢低周疲劳损伤的EBSD分析

针对核电管道用Z2CND18.12N奥氏体不锈钢的低周疲劳损伤,研究电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)采集与后处理参数对局域取向差(local misorientation,ML)的影响,基于优选参数探讨特征取向晶粒的损伤规律。结果表明:测试步长、取向差平均范围(filter)及像素合并参数(binning)均影响ML测试结果,综合考虑晶粒尺寸、测试精度和效率等因素,优选确定binning 2×2,filter 11×11,测试步长为2μm或5μm。选取损伤程度不同的两个区域,〈111〉取向晶粒ΔM_(L)的峰值和平均值变化均高于〈101〉和〈001〉取向,〈101〉取向ΔM_(L)数值最小;同时,ML在小晶粒特别是晶界及交汇处数值较大。结合晶粒尺寸、晶界对变形分布的不均匀性进行了讨论。结果证实ML可以有效评价Z2CND18.12N钢的变形损伤,为发展基于多物理参量的材料以及结构损伤评价技术提供了参考和借鉴。

超声检测识别CFRP复合材料PTFE夹杂与富树脂缺陷

针对碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)缺陷试样制作困难且不同夹杂缺陷难识别的问题,采用仿真与试验相结合的方法,开展聚四氟乙烯(PTFE)夹杂与富树脂缺陷超声检测研究。首先建立考虑CFRP层结构弹性各向异性的多向层合板超声反射法有限元模型,对比模拟与试验得到的A扫描时域信号,证明了模型的有效性。在CFRP层合板内部设置宽度6 mm,厚度0.03~0.40 mm的PTFE夹杂和厚度0.03~0.85 mm的富树脂缺陷,模拟得到超声A扫描信号,分析比较两种缺陷厚度变化对超声信号幅值最大值和波形峭度因子的影响。结果显示,随着缺陷厚度增加,PTFE夹杂及富树脂缺陷信号的幅值最大值和峭度因子均呈现先上升后下降最后趋于稳定的趋势,但富树脂缺陷信号幅值最大值低于PTFE夹杂,其峭度因子随厚度变化滞后于PTFE夹杂。

纯铁低周疲劳表面/亚表面损伤临界折射纵波评价

金属材料构件表面/亚表面损伤严重降低构件的表面完整性。针对早期力学损伤的评价难题,研究了基于临界折射纵波(critically refracted longitudinal wave,LCR)的无损评价方法。以纯铁低周疲劳损伤为对象,分析其循环应力-应变响应及组织形貌演变,建立了LCR波归一化幅值与疲劳加载周次的对应关系,并与常规超声脉冲回波法对比分析。结果表明:对于薄片状试样,LCR波在测试过程中的稳定性显著高于常规超声脉冲回波法,且前者归一化幅值与加载周次呈单调递减关系,后者归一化幅值和超声衰减系数与加载周次关系并不单调,证实LCR波适于工程构件表面/亚表面力学损伤无损评价。

定向凝固镍基合金DZ444声学特性的各向异性

选取定向凝固镍基高温合金DZ444不同方向片状试样,利用电子背散射衍射等技术表征晶体取向和微观组织,利用脉冲回波技术分析纵波声速和声衰减系数。结果表明:两声学特性呈各向异性,随着试样平面法向与凝固方向之间夹角φ由0°到45°再到90°,纵波声速由5533m/s增大到6595m/s后又降至5634m/s,而声衰减系数逐渐增大,变化约0.19dB/mm;对信号频谱分析发现,表面回波与一次底波的主频差值、主频幅值差值及表观积分反射系数均逐渐增大,这主要是由微观组织和晶体取向差异造成的。

铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对声衰减的影响

研究了铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对超声散射衰减的影响.利用电子背散射衍射技术表征了两相的晶体取向及其位向关系,基于真实的铁素体形貌建立了二维声传播各向异性模型并利用时域有限差分法进行了计算,分析了不同位向关系、铁素体形貌特征对声衰减系数的影响规律并进行了实验验证.结果表明:铸造奥氏体不锈钢奥氏体晶粒中散布着形状复杂的铁素体,典型铁素体形貌为条状和岛状;铁素体与奥氏体的位向关系以Kurdjumov-Sachs关系为主,少量满足Nishiyama-Wassermann关系.对声传播过程进行计算,发现两相位向关系和铁素体形貌协同作用影响超声波传播,在较高检测频率(15 MHz)下对散射衰减的影响不能忽略.结合"原位"实验对奥氏体<101>柱状晶粒的声衰减影响因素进行了定量分析,发现对于单一铸造奥氏体晶粒,晶粒内部取向不均匀性、奥氏体-铁素体位向关系以及奥氏体晶粒内铁素体形态都是超声散射衰减的主要原因.

航空复材构件R区相控阵超声检测研究进展

航空碳钎维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)构件通常具有几何形状复杂的R区结构,提高该区域缺陷检测质量对于保证航空构件的承载性能至关重要。本文结合声学建模及声传播规律仿真分析,确认了CFRP构件R区同时存在叠层、曲面及弹性各向异性3方面特点,导致超声波垂直入射难、声传播路径扭折、结构噪声强和声耦合效果差等问题。基于相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技术,针对R区尤其是变厚度、变曲率和变角度情况下缺陷检测难题,重点综述了换能器研发、基于信号后处理的超声成像、固体柔性耦合介质及辅助工装研发等方面的研究进展,分析了当前研究存在的主要问题及未来发展方向。

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。

基于EBSD技术构建弹性各向异性粗晶材料超声仿真模型的研究

针对弹性各向异性粗晶材料晶粒结构和取向定量描述困难,导致超声检测仿真结果与试验符合程度较差的问题,提出基于电子背散射衍射(Electron back-scatter diffraction,EBSD)技术确定晶粒形态及晶体取向的建模思路。利用EBSD技术实测得到了尺寸为96 mm×12 mm的离心铸造奥氏体不锈钢(Centrifugally cast austenitic stainless steel,CCASS)轴-径向截面的晶体取向图谱,选择15°取向相(差)角定义EBSD图谱的晶粒结构,并对晶体取向进行归一化处理。在此基础上借助Bond变换法赋以晶粒在对应晶体取向下的刚度矩阵,对模型中晶粒的弹性特征进行量化表征,建立CCASS超声检测模型。采用时域有限差分法进行数值计算,结果表明:利用该方法能够较好地重现CCASS超声检测特有的结构噪声和主频降低等现象,为揭示超声波在弹性各向异性粗晶结构中的散射机理提供了解决思路。

基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响

依据由电子束物理气相沉积法(Electron Beam Physical Vapor Deposition,EB-PVD)制备的ZrO2-7%(质量分数)Y2O3(Yttria Stabilization Zirconia,YSZ)涂层显微分析结果,采用统计学方法和随机介质理论建立了涂层的随机孔隙模型。针对孔隙率分别为0%,5%,10%且具有不同孔隙形貌的涂层模拟结果,采用数值计算方法得到不同孔隙率及孔隙形貌差异引起的纵波声速变化。结果表明:含孔隙涂层纵波声速明显减小,与致密涂层相比,孔隙率为5%和10%的YSZ涂层,纵波声速分别减小14.4%和23.9%。此外,孔隙率恒定时,孔隙形貌变化也会引起超声纵波速度波动,对于孔隙率5%和10%的涂层,声速波动分别为5.0%和6.8%,该模拟计算结果与对应孔隙率的实验测量结果5.9%和7.5%是相当的。

140例三阴乳腺癌病例分析

目的：回顾性分析140例三阴乳腺癌病例，旨在了解该院三阴乳腺癌生存及复发情况。方法：收集中山大学肿瘤防治中心2000—2002年间收治的1125例乳腺癌手术病例，其中140例三阴乳腺癌（其诊断主要基于免疫组化）的病例资料，回顾性分析患者生存情况以及肿瘤复发转移方式。结果：140例三阴乳腺癌患者中位随访时间58个月，5年无病生存率为65．7％，5年总生存率为73．4％。同时期（2000～2002年）该院手术后总的乳腺癌共1125例，5年生存率为86．7％。二者生存率比较（73．4％VS86．7％）有统计学意义。78例绝经前三阴乳腺癌患者5年生存率为75．0％，62例绝经后患者5年生存率为71．3％。有45例三阴乳腺癌发生复发转移，其中17例（37．8％）肝转移，23例（51．1％）肺转移，7例（15．6％）脑转移。结论：与总的乳腺癌比较，三阴乳腺癌的预后更差；绝经前后三阴乳腺癌生存率比较无统计学意义；淋巴结阳性三阴乳腺癌生存差于淋巴结阴性的三阴乳腺癌；与总的乳腺癌比较，三阴乳腺癌复发转移以内脏（肺，肝）转移和脑转移多见。

基于几何方法的焊缝倾斜裂纹TOFD定量检测

针对合金钢对接焊缝中倾斜裂纹定量困难的问题,提出了TOFD（超声衍射时差法）定量检测倾斜裂纹的方法。基于焊缝纵断面方向上两次B扫查间隔、两次B扫查过程中声程最短时编码器移动距离差和倾斜裂纹三者所构成的三角形,利用三者之间几何关系实现裂纹倾斜角度与长度定量。模拟结果表明：对长度5,10,60mm,倾斜角度范围为10°~90°的裂纹进行定量验证,角度定量误差小于1°;长度定量相对误差小于5%。试验针对对接焊缝试块中长度60mm,倾斜角度范围为30°~60°的倾斜裂纹应用此方法进行定量验证,可得裂纹角度定量误差最大值为0.29°;长度定量误差最大值为0.94mm。

基于ANSYS仿真分析的管材涡流检测频率优化研究

针对传统的涡流检测激励频率确定方法存在与实际情况不符和难以得到最佳检测频率的问题,基于大型通用有限元软件ANSYS建立了外径19 mm、壁厚2 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管材涡流检测内插式探头和穿过式探头的仿真模型,根据差动探头的特性,通过计算距人工缺陷不同距离时检测线圈电流的实部IREAL、虚部IIMAG和线圈的阻抗差ΔZ,进而得到缺陷仿真信号,通过比较不同频率下缺陷信号的幅值和相位,确定穿过式探头的最佳检测频率为50 kHz。

铁素体不锈钢晶粒度的非线性超声表征

利用非线性超声检测技术,测量了不同晶粒尺寸铁素体不锈钢的非线性参数,并与传统线性超声技术的评估结果进行了比较。结果表明,随着铁素体不锈钢晶粒尺寸的增大,声速变化并不明显,相对变化量为1.89%,衰减系数的相对变化量也只有5.65%,而非线性参数随晶粒尺寸的增加而持续减小,这是由于声波在材料内的传播过程中,其非线性效应很大一部分产生在晶界等不连续处,随着晶粒尺寸的增大,晶界面积减小,非线性效应减弱。

无损检测本科实验教学中的复杂工程问题设计

提出将复杂工程问题设计纳入无损检测本科实验教学,摆脱以基础知识和验证性实验为核心的常规模式,初步探索满足工程教育认证标准要求的无损检测实验教学模式。总结无损检测中的复杂工程问题来源与类型,结合学生学习能力与知识储备进行设计并应用于本科实验教学。以大连理工大学金属材料工程(无损检测)专业方向为例,实验教学结果表明复杂工程问题设计有助于学生加深对工程问题的理解,提高解决工程问题的能力。

珠光体组织转变的非线性超声表征

珠光体的过度球化会导致材料力学性能的下降,常规线性超声检测技术对材料的组织变化不敏感。采用不同的热处理工艺对T8钢试样进行处理,得到不同球化状态的珠光体组织,并建立了珠光体组织转变的非线性超声测量系统,试验测定了相应的非线性参数β。结果表明,随着珠光体球化程度增加,声速和衰减系数无明显变化,而非线性参数β呈现显著增加的趋势,可对材料的组织演化进行表征。

核反应堆厚壁压力容器焊缝TOFD检测缺陷高度分辨率探究

对壁厚220 mm的核反应堆压力容器焊缝超声衍射时差法(TOFD)检测中缺陷高度分辨率进行理论分析,绘制了缺陷高度分辨率随缺陷埋深变化的函数曲线。当缺陷高度小于系统高度分辨率时,提出利用基于傅里叶变换的频谱分析法测算缺陷高度。3个侧通孔(埋深22.5 mm,3.0mm;埋深40.0 mm,2.0 mm;埋深80.0 mm,2.0 mm)的试验分析结果验证了该方法的有效性。进一步的数值计算结果表明,对埋深182.0 mm,2.0 mm侧通孔的TOFD检测信号进行频谱分析,能够准确确定缺陷高度。

基于超声波水浸点聚焦探头测量材料弹性模量的方法

弹性模量是表征与评定材料力学性能的基础,本文基于超声波斜入射至异质界面时的波型转换原理,提出了测量材料弹性模量的方法.当超声纵波以小于第一临界角的角度入射至材料时,可在材料的底面和水的界面产生反射纵波与反射横波.通过计算材料表面回波与反射纵波、反射横波之间的声时差,并结合材料的厚度值可计算得到材料的纵波声速与横波声速,进而获得弹性模量与泊松比的数值.本文对厚度约2 mm的轧制铝和镍试样进行了超声测量,结果表明:弹性模量、泊松比的测量值与理论值之间的相对误差分别小于2%,6%.

考虑弯曲和轴向振动模态的一维梁压电阻抗模型及试验研究

同时考虑一维梁结构的弯曲和轴向振动,对其压电阻抗模型进行建模分析和试验验证。在0.02～42 kHz频段内区分并标记了一维钢梁弯曲振动模态前18阶及轴向振动模态前3阶。结果表明:在0.02～7.5kHz频段内,数值计算和试验结果中谐振峰对应频率的相对误差较大:11.7%～16.5%,其原因可能是低频时振动能量较低且波的传播受结构阻尼、边界条件及环境噪音等因素影响较为明显;在7.5～42kHz范围内,两者谐振峰位置符合良好,相对误差较小:0.11%～2.31%,表明该模型在高频段具有较好的适用性;轴向振动模态对应频率大于弯曲振动模态。本研究为结构健康监测过程中检测频段的选取及损伤信息的提取提供参考。

关于水利水电工程场内外公路主要技术指标的探讨

水利水电工程场内外交通一直参照交通部颁有关规程规范设计。但是,水利水电工程场内外公路有其自身的特点:荷载大,运输车辆大多为重型载重车,车体宽,运行速度慢,地形条件复杂,等等。为了适应水利水电工程施工道路的施工交通运输特性,在总结多年来水利水电工程公路设计的基础上,提出了适合于水利水电公路工程的一些技术指标。

工业纯铁退火过程中的位错密度和磁性能

针对热轧工业纯铁退火过程的微观组织和磁性能,采用X射线衍射和磁滞分析法分别研究位错密度、最大磁导率、矫顽力和剩磁的演变规律。结果表明:退火前后工业纯铁的近等轴晶组织没有明显变化,晶粒度约为3.70级;随着650℃退火时间延长至5 h,位错密度从初始热轧态1.80×10^(14)m^(-2)逐渐降低至1.16×10^(14)m^(-2),降幅约35%,同时衍射峰在退火初期发生一定程度左移,并在后期明显右移,表明微观存在压应力及后续释放过程。随退火时间延长,最大磁导率整体呈上升趋势,矫顽力和剩磁存在突变点,磁滞回线形状较窄、变化不大,分析认为主要与位错密度、内应力和含碳量相关。退火处理可以改善工业纯铁的磁性能,进一步考虑成分进行一体化调控将提升工业纯铁磁性能并拓展其电磁应用空间。