金属材料常用硬度检测方法

介绍洛氏、布氏、维氏、肖氏和里氏硬度的检测原理、表示方法、检测标准和应用范围,对比不同硬度的优缺点,总结三种硬度之间的换算方式:查表法、经验公式及回归分析法。

超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度试验方法的研究

为了解决合金钢构件布氏硬度无损、在线、在役定量监/检测问题,构建并使用先进临界折射纵波参量试验装置,开展了超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度的试验,测量超声临界折射纵波在合金钢标定试件上的传播特性参量,计算评定布氏硬度所需的检测参量,即声速及衰减系数。通过改变收、发探头前沿间距和标定试件的显微织构,观察上述变化对超声波传播特性参量的影响,遴选并评定合金钢标定试件布氏硬度敏感检测参量,建立了临界折射纵波定量评定45#钢标定试件近表层布氏硬度标定映射关系的数学模型,并验证其预测准确度。结果表明,试验所得的临界折射纵波检测参量对标定试件布氏硬度的敏感程度不同,声速与布氏硬度具有较强的关联性,且声速预测模型的测量误差为实际应用的10%,满足要求;而衰减系数不能作为评价合金钢近表层布氏硬度性能的检测参量。本研究为采用超声无损检测方法评定合金钢构件布氏硬度提供了一定的借鉴。

球磨机钢球硬度检测智能设备设计理论与方法

球磨机钢球是球磨机装备的主要研磨材料,被广泛用于矿山、发电厂、水泥厂等。钢球的主要元素包括高铬钢球、高铬钢锻、低铬钢球、低铬钢锻等。钢球的硬度是体现钢球质量的主要指标,在其应用中要求检测出钢球表面硬度、球心硬度以及1/2处硬度、3/4处硬度。多年来,世界各国检测钢球硬度的主要方式是抽检,把钢球锯开静止放在洛氏硬度仪或理氏硬度仪上检测。这种检测方式耗时耗力,破坏性强,并且不能实现全检。全球的研究者和企业进行了多年研究,希望能找到一种全检的方法,但始终没有实现。文章通过在实际项目中的实践与近3年的研究,最终找到钢球全检的理论与方法。文章设计了一套智能化设备,结合涡流技术实现了至今为止全球科学家和企业无法解决的问题。这套装备的成功面市,将实现全球研磨机钢球全检的零突破,解决多年未决的一大难题。

基于高光谱指数分割的草莓硬度预测与研究

为了快速无损检测草莓硬度,连续5天采集了草莓高光谱数据和硬度信息,提出一种基于高光谱多指数阈值逐层分割的硬度预测方法。首先分析各组分(果肉、霉变果肉、草莓籽和萼片)的光谱反射率差异并确定特征波段,利用特征波段构建新的归一化特征指数,完成分割阈值的确定,采用逐层分割的方法以排除无关部分的干扰;通过连续投影算法、主成分分析法及2次组合降维来降低光谱信息冗余度并提取特征,利用随机森林与偏最小二乘法分别对原始光谱及降维后特征建立回归模型,并确立最佳预测模型;最后利用最佳预测模型对草莓果肉部分进行硬度拟合,得到硬度分布图像,实现了草莓硬度预测结果的直观显示。结果表明,基于2次降维建立的偏最小二乘模型效果最好,测试集和预测集的相关系数分别为0.9101和0.9099,测试集均方根误差为0.1344。该研究为草莓硬度的无损检测和显示提供了参考。

浅析洛氏硬度测量不确定度的评定方法

洛氏硬度作为一种测试金属材料硬度试验方法,是通过以压痕塑性变形深度来确定硬度值的指标。在镀锡产品出厂检验中,表面洛氏硬度HR30TW作为出厂判定指标,需要实验室针对其测试结果给出合理的测量不确定度评定范围。

脂肪肝诊断中ElastPQ弹性成像技术检测肝硬度与肝纤维化评分及FIB-4指数的相关性分析

目的分析脂肪肝诊断中ElastPQ弹性成像技术检测肝硬度与肝纤维化评分(NFS)及肝纤维化指数(FIB-4)的相关性。方法选定江苏省南通市第三人民医院2019年10月—2020年10月接诊的30例单纯NAFLD患者作为观察1组,30例2型糖尿病(T2DM)合并NAFLD患者作为观察2组,选定江苏省南通市第三人民医院同期健康体检中心30例健康体检者作为对比组,均给予ElastPQ弹性成像检查,对比三组ElastPQ值、NFS评分、FIB-4指数,对比观察1组、观察2组中轻度、中度、重度患者ElastPQ值、NFS评分、FIB-4指数,Spearman相关性分析ElastPQ值与NFS评分、FIB-4指数的相关性。结果观察2组ElastPQ值(6.82±1.54)kPa、NFS评分(-0.42±0.12)分、FIB-4指数(2.82±0.32)均高于观察1组(5.75±1.02)kPa、(-1.05±0.25)分、(2.25±0.16),观察1组均高于对比组(4.02±0.11)kPa、(-1.68±0.34)分、(1.02±0.11),P<0.05(差异均具有统计学意义)。观察1组、观察2组中重度患者ElastPQ值、NFS评分、FIB-4指数均高于中度患者,中度患者均高于轻度患者,P<0.05(差异均具有统计学意义)。ElastPQ值与NFS评分、FIB-4指数均呈正相关性,P<0.05(r=4.967、5.011)(差异均具有统计学意义)。结论NAFLD患者随着肝纤维化程度加重,ElastPQ值会逐渐增高,ElastPQ值与肝纤维化程度存在一定相关性,临床可通过彩超测量ElastPQ值,评估NAFLD患者肝纤维化程度。

氧化物光学薄膜的压入硬度研究

为了评价离子源辅助对不同氧化物薄膜的影响,采用不同的镀膜设备沉积了TiO_(2)、Ta_(2)O_(5)、ZrO_(2)、SiO_(2)氧化物单层膜,用椭偏仪测量了其折射率和厚度,并用纳米压痕仪测量了不同载荷下材料的杨氏模量和纳米硬度,比较了不同离子源沉积条件下膜层这两个参数的变化。结果表明,离子源辅助能有效增加膜层杨氏模量和压入硬度,TiO_(2)增加了2 GPa,Ta_(2)O_(5)增加了4 GPa,ZrO_(2)增加了2 GPa,和膜层的折射率变化趋势是一致的。纳米压痕法也可作为评价离子源轰击能力的一种手段。

基于BSA-seq和RNA-seq挖掘西瓜果皮硬度候选基因

为了挖掘西瓜果皮硬度关键调控基因,选育耐裂高硬度果皮西瓜品种。以西瓜果皮硬度差异显著的高硬度材料901和低硬度材料BSH为亲本,构建F 2分离群体,采用极端性状混池重测序接合BSA(BSA-seq)方法进行定位,并结合转录组测序(RNA-seq)数据进行关联分析,挖掘果皮硬度关键调控基因。BSA-seq结果表明,SNPs和InDels关联区域交集位于10号染色体1620000—3760000 bp区间内共2.14 Mb的区段,包含150个候选基因,其中2个非同义突变基因和1个移码突变基因。将BSA-seq测序结果与RNA-seq测序结果进行联合分析发现,共有Cla97C10G187120、Cla97C10G187020、Cla97C10G187430、Cla97C10G187510、Cla97C10G187280和Cla97C10G1865406个基因相关联,经生物信息学分析,确定Cla97C10G187120基因为西瓜果皮硬度候选基因。实时荧光定量(qRT-PCR)试验结果表明,转录组试验数据可靠,并且候选基因Cla97C10G187120在901中表达较BSH明显降低。本研究为进一步精细定位西瓜果皮硬度调控基因奠定了基础。

压力管道工程中有关焊接诸多认知误区和盲区浅析(三)——焊后热处理和硬度检测

铁素体钢的电熔焊过程中,热影响区的冷却速率是导致焊接近缝区组织变化和残余应力的关键因素。焊后热处理具有降低残余应力,形成回火马氏体组织,降低硬度的积极作用,但对现场管道系统的施工而言,增加了管道施工成本。承压设备和管道标准规范中有关PWHT的保温温度和豁免厚度存在较大的分歧,GB/T20801.4—2020对PWHT也作了相应规定。

硬度耦合刚度增强型软体夹持器设计研究

软体夹持器具有良好的顺应性、无损伤和安全的人机交互性能等优点,但由于其材料的特性限制,往往存在刚度不足和夹持力小等问题。文中基于传统的快速气动网络结构,提出了一种硬度耦合结构的刚度增强型软体夹持器的结构方案。首先,结合硅橡胶材料的Yeoh本构模型和静力平衡及虚功原理,建立了刚度增强型软体夹持器的运动学和力学模型,描述了夹持器手指弯曲角度和末端接触力与压强之间的关系;其次,运用ABAQUS软件对不同硬度结构的夹持器进行了有限元分析,制作了夹持器实体,搭建实验台测定了夹持器手指实际变形和末端接触力数据,并通过实际抓取对比试验验证了实际抓取效果。结果表明:相较于传统结构,硬度耦合结构在同为20 kPa的驱动气压下,弯曲角度最大可减小120°;极限压力下,末端接触力最大增加0.1 N;最优设计为05HA结构,抓取物的质量是传统型的3.42倍。

铝-石墨烯复合镀层对7075铝合金硬度优化研究

在有机体系下制备了铝-石墨烯复合镀层,研究了7075铝合金硬度和耐磨性的优化工艺。采用正交试验研究了工艺参数对复合材料表面硬度和耐磨性的影响。采用单因素试验分析了石墨烯浓度和电流密度对硬度的影响规律。利用SEM、XRD、Raman光谱分别对复合镀层的微观形貌、相结构及石墨烯的存在进行表征分析。结果表明:各工艺参数对复合材料硬度和耐磨性的影响顺序均为石墨烯浓度>电流密度>电镀时间>搅拌速度。随着石墨烯浓度和电流密度的增大,复合材料硬度均出现先升后降的变化趋势。在优化工艺下,复合材料表面硬度较基体硬度提升了229.9%,而其摩擦系数较基体的降低了90.1%,说明了石墨烯优异的机械强度和自润滑性强化了复合材料的力学性能。

早发型2型糖尿病患者子女颈动脉全息血管硬度及影响因素分析

目的评估早发型2型糖尿病患者子女颈动脉弹性功能,并分析影响其弹性的因素。资料与方法前瞻性分析2020年10月—2021年8月河南省人民医院2型糖尿病患者子女63例,根据其父母糖尿病发病年龄(<40岁为早发型,≥40岁为晚发型)分为父母早发糖尿病子女组(早发组,32例)和父母晚发糖尿病子女组(晚发组,31例)。同期选择32例年龄、性别及体重指数相匹配的健康志愿者作为对照组。应用全息血管内-中膜厚度测量和全息血管硬度分析技术测量受试者颈总动脉内-中膜厚度、血管壁位移、血管收缩期管径、硬度指数和脉搏波传导速度,比较上述参数的组间差异。结果早发组颈动脉内-中膜厚度、脉搏波传导速度、硬度指数高于晚发组及对照组(t=0.054~1.228,P均<0.05),血管壁位移低于晚发组及对照组(t=0.048、0.109,P<0.05)。结论2型糖尿病患者子女颈动脉僵硬度明显高于正常对照组,且早发组的颈动脉弹性下降较晚发组更明显。

高跟鞋全掌中底硬度对青年女性行走过程中步态特征与稳定性的影响

为了减少长期穿着高跟鞋对女性足部健康产生的不利影响,研究选取40名青年女性穿着3双不同全掌中底硬度的高跟鞋,采用Footscan^(R)足底压力测量系统与RSscan^(R)测力台同步使用,对其自然行走时步态周期、足底压力中心轨迹以及峰值压力、峰值压强、压强-时间积分等足底动力学特征进行测试。结果显示:随着全掌中底硬度的降低,前掌着地时间变长,全掌着地时间变短,足部外翻程度明显减小,内翻程度明显变大。较低的中底硬度具有良好的缓冲性能和保护性能。研究对于提升高跟鞋穿着稳定性及舒适性具有重要的参考价值,可为制鞋行业在高跟鞋中底材质的选择与研发方面提供科学可靠的理论支持。

肝脾硬度联合门静脉宽度预测酒精性肝硬化食管胃底静脉曲张破裂出血的临床观察

目的探讨肝脾硬度联合门静脉宽度预测酒精性肝硬化(AC)患者食管胃底静脉曲张破裂出血风险的临床价值。方法回顾性分析2020—2022年赣州市第五人民医院收治的200例AC患者的临床资料,依据内镜下食管静脉曲张分级标准将其分为无曲张组(n=41)、轻度曲张组(n=43)、中度曲张组(n=61)、重度曲张组(n=55),均行电子胃镜、肝脾硬度和腹部彩超检查,比较其肝脏硬度值(LSM)、脾脏硬度值(SSM)、脾厚度及门静脉宽度水平。对患者进行为期18个月的随访,根据随访期间有无食管胃底静脉曲张破裂出血将其分为出血组(n=116)和无出血组(n=84),比较2组的LSM、SSM值和门静脉宽度水平,建立ROC风险评估模型,评估肝脾硬度、门静脉宽度以及二者联合的诊断效能。结果重度组LSM、SSM、脾厚度、门静脉宽度水平均高于轻度和中度曲张组(P<0.05);与无出血组比较,出血组LSM、SSM、门静脉宽度水平均明显增加(P<0.001);ROC曲线分析结果显示,肝脾硬度联合门静脉宽度风险评估模型的AUC值最高,为0.983,灵敏度和特异度分别为98.27%和83.62%。结论随着AC患者食管胃底静脉曲张程度的加重,LSM、SSM、脾厚度、门静脉宽度水平也逐渐增高,肝脾硬度联合门静脉宽度预测AC患者食管胃底静脉曲张破裂出血风险具有较高的临床价值,效能优于单独采用LSM、SSM或门静脉宽度。

火电厂高镁硬度脱硫废水预处理技术研究

以高镁硬度脱硫废水为研究对象,分析了药剂和反应条件等因素对其中Ca2 和Mg2 去除效果的影响。结果表明:当草酸钠添加量为n (C2O42-):n (Ca2 ) = 1.4:1,pH为4,陈化时间为8 h,草酸钙晶种添加量为0.35%时,Ca2 的去除率高达91.2%,Mg2 的去除率仅为2.5%。本方法可在基本不影响Mg2 含量的同时,实现对Ca2 的选择性去除。以本实验采用的废水为例,相对于常规双碱软化法,本方法可降低86.7%的沉淀量,降低93.4%的软化剂投加量,减少80.3%的软化剂成本,具有显著的技术和经济优势。

2种硬度检测方法在压力管道检验中的有效性对比

采用便携式里氏硬度计和实时压痕分析仪对不同材质、不同壁厚的试样进行了硬度检测。通过对比验证方法研究了布氏硬度压痕法和里氏硬度试验方法在相同试验条件下得到的硬度值,同时将实时压痕分析仪所得的材料力学性能数值与试验数据进行对比。结果表明:实时压痕分析仪测得的数据更准确,稳定性高,重复性好;可以现场无损且较准确获得材料力学性能。

不同超声探头剪切波弹性成像技术检测女性肛提肌硬度的对比研究

目的对比分析凸阵和线阵探头的声触诊弹性成像(sound touch elastography,STE)和声触诊弹性测量(sound touch quantify,STQ)技术检测女性肛提肌硬度的临床应用价值。方法对69例健康体检者右侧肛提肌前、中、后3个部位行平静、收缩、拉伸状态下的凸阵和线阵STE、STQ检查,分析4项检测技术的成功率、变异度、测量值(杨氏模量)、操作者间和操作者内的一致性。结果凸阵STE和线阵STQ技术检测肛提肌总体成功率较高、总体变异度较小,与凸阵STQ和线阵STE技术比较,差异均有统计学意义(均P<0.05)。凸阵STQ技术和线阵STE技术检测的肛提肌弹性模量值差异有统计学意义(P<0.05);凸阵STE技术和线阵STQ技术检测的肛提肌弹性模量值差异无统计学意义(P>0.05)。凸阵探头STE和线阵探头STQ技术操作者间和操作者内一致性分别为0.869、0.919、0.772、0.850。结论凸阵探头STE和线阵探头STQ技术检测肛提肌硬度总体成功率均较高、总体变异度小,弹性模量测值无明显差异,值得推广。

淬火、回火对连铸QTNi4MoV球墨铸铁组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和硬度计等对QTNi4MoV球墨铸铁在淬火和回火过程中的组织及硬度变化规律进行了研究。结果表明:经1323 K保温4 h的石墨化退火处理后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球+残留奥氏体+针状贝氏体组成,硬度约为40 HRC;再经1223 K保温1 h油淬后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球、马氏体和残留奥氏体组成,硬度为48.5 HRC;淬火后QTNi4MoV球墨铸铁的组织具有良好的回火抗力,回火温度达到773 K时,其淬火马氏体才开始分解;经773 K保温3 h的一次和二次回火后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织为石墨球、回火马氏体和少量残留奥氏体,硬度值分别为47.5和46 HRC,抗拉强度高于900 MPa,满足铝合金压铸模具服役时对其制造材料在力学性能方面的要求。

时效温度对Fe-30Mn-12Al-0.9C轻质高强钢组织和硬度的影响

针对高Al、高Mn含量的轻质高强钢Fe-30Mn-12Al-0.9C,研究了时效温度对该钢相组成、组织和硬度的影响,通过OM、XRD等分析了不同时效温度下其微观组织的演变规律。结果表明:在低温时效时,该钢的时效组织和固溶组织差异较小,主要为奥氏体+铁素体,晶内存在纳米级别κ-碳化物,硬度变化幅度较小;500℃时效时,组织中出现β-Mn,硬度开始升高;当时效温度为650℃时,组织发生明显改变,晶界出现大量β-Mn,硬度明显升高;当时效温度达到700℃时,奥氏体彻底分解为铁素体和κ-碳化物,伴随着晶界处β-Mn和κ-碳化物的聚集长大,材料的硬度达到最大值66.3 HRC。

TC4钛合金样品硬度对激光诱导等离子体温度的影响研究

钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优良特性,目前已被广泛应用于压气机盘和叶片制造等航空制造领域。然而,钛合金材料的硬度较低,在服役过程中极易出现摩擦损耗等问题,从而降低部件的使用寿命。因此,原位、实时的硬度监测对钛合金部件在使用过程中的性能评估具有重要意义。本工作利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对TC4钛合金样品热处理后的不同硬度进行了表征。实验结果发现,随着样品硬度增大,材料的激光诱导等离子体温度呈上升趋势,表明激光诱导等离子体温度可以作为金属硬度的重要表征参数。研究还进一步探究了材料硬度变化对等离子体温度影响的内在机理。