利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法技术

技术编号:13424918 阅读:83 留言:0更新日期:2016-07-29 11:28
本发明专利技术属于超声波检测方法技术领域,特别涉及一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法。本发明专利技术通过积累铝基复合材料的声速值、一次底波增益、草状回波高度数据,并建立相应的数据库。在对颗粒增强铝基复合材料进行检测时,分析测得的具体声速、一次底波增益值和草状回波水平,分析判断材料的均匀性和工艺稳定性。本发明专利技术方法的优点是便捷,快速,准确。对于监控材料的均匀性,保证材料质量的稳定性具有很大的实用意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超声波检测方法
,特别涉及一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法
技术介绍
颗粒增强铝基复合材料具有高的比刚度,比强度,以及较好的塑韧性,抗疲劳等特点。自八十年代以来,国内外对铝基复合材料的微观组织结构,材料成型,锻造,热处理,机加工和实验技术等进行了全方位的研究,并获得了成功。目前,颗粒增强铝基复合材料已被广泛应用到航空,航天等高
粉末冶金法制备颗粒增强铝基复合材料的工艺流程长而繁琐,具体包括:原材料的选取,基体铝合金的熔炼控制,合金粉末雾化的制备,合金粉体与增强相颗粒的匹配的和混合,粉末冷等静压,真空脱气,热等静压/热压,挤压,锻造,热处理等等。若材料制备流程中的工序工艺控制不当,极易导致制备出来的材料内部出现组织不均匀的现象,这种组织的不均匀主要包括:增强颗粒分布不均匀,内部裂纹,气孔,夹杂等等。而这些不均匀特性将引起材料性能的显著下降,甚至在材料使用过程中出现灾难性后果。因而,对复合材料制备的关键工艺环节进行可靠的质量监控是十分必要的。通过超声波无损检测能够对颗粒增强铝基复合材料内部的均匀性以及制备工艺稳定性做出合理,可靠,快速的判断。超声波检测作为一种重要的无损检测技术,具有显著的优点,可以方便快捷地对材料进行无损检测。超声波声速,一次底波高度和草状回波波高水平均依赖于传声材料自身的密度、弹性模量、组织粗细等性质,对于组织均匀的材r>料,材料各个位置声速值应该是一个常数,且一次底波波高和草状回波水平应该恒定。当材料内部组织存在不均匀性时,材料对超声波的透射,反射,吸收等特性会发生改变,从而引起声速,一次底波和草状回波的变化。因而超声波的声速,一次底波高度,草状回波波高水平可以作为材料均匀性和制备工艺稳定性的评价手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法,以实现对颗粒增强铝基复合材料均匀性的快速判断。一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法,包括如下步骤:a.利用超声探伤仪探头发射的脉冲波经铝基复合材料下底面多次反射,形成的一次底波和二次底波来计算铝基复合材料声速;在检定铝基复合材料声速的同时,可以记录当一次底波调至同一屏高时(如80%满屏高)的增益值;声速测定后,利用相应对比试块(是指带人工缺陷(比如可以是Φ1.2平底孔)的、与被检材料材质相同或相近的一种试块),调整仪器灵敏度,在相应灵敏度下,记录始波和一次底波之间的草状回波的高度水平(x%满屏高);b.在铝基复合材料上根据测量面面积,探头大小选择一个以上测量点,测得对应的声速值、一次底波增益值以及草状回波高度水平值;对成分相同、制备工艺相同的铝基复合材料进行测量,将得到各个铝基复合材料各处的声速值、一次底波增益值、草状回波高度水平值数据;对记录的数据进行整理和统计分析,得到铝基复合材料的平均声速值、声速值标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值;c.建立不同(成分不同、制备工艺不同)铝基复合材料的平均声速值、声速标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值的数据库,为超声波检测铝基复合材料均匀性提供参考;d.对成分相同、制备工艺相同的多个铝基复合材料进行超声检测,通过分析(被测铝基复合材料之间或与数据库参考值对比)每个铝基复合材料的平均声速值、声速值标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值,评判各个铝基复合材料的材质均匀性,判断其制备工艺稳定性。一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性的方法,包括如下步骤:a.用合适量程的游标卡尺精确测量超声波入射面与反射底面之间的距离,并将该距离的一倍值及二倍值输入数字式超声波探伤仪;b.将探头与被测铝基复合材料表面用耦合剂耦合,使超声波进入被测铝基复合材料;超声波探伤仪通过测量一次底波与二次底波之间的声波传播时间差,根据输入的距离值自动计算出该处的声速值;得到铝基复合材料某一处声速值后,保持探头位置不变,将该处一次底波的波高用增益旋钮调至基准波高,如80%满屏高,记录此时的增益值;c.用与被测铝基复合材料相对应的对比试块进行超声波探伤灵敏度校准,在该灵敏度下记录不同位置超声波始波和一次底波之间的草状回波的屏高水平;d.根据被测铝基复合材料表面面积和探头尺寸大小合理地确定1个以上测量位置,在每个位置测得相应的声速值,一次底波增益值和草状回波波高水平并记录;e.根据式(1)、式(2)、式(3)、式(4)分别得到被测铝基复合材料的平均声速值声速标准差σ(m/s),最大一次底波增益差值Δ(dB)以及草状回波波高水平表征值 c - = 1 N Σ i = 1 N c i - - - ( 1 ) ]]> σ = 1 N - 1 Σ i = 1 N ( c i - c - ) 2 - - - ( 2 ) ]]>ΔdB=XmaxdB-XmindB(3) h - = 1 N Σ i = 1 N h i - - - ( 4 ) ]]>式中,N表示测量位置的个数,ci代表各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法,其特征在于,包括如下步骤:a.利用超声探伤仪探头发射的脉冲波经铝基复合材料下底面多次反射,形成的一次底波和二次底波来计算铝基复合材料声速;b.在铝基复合材料上根据测量面面积,探头大小选择一个以上测量点,测得对应的声速值、一次底波增益值以及草状回波高度水平值;对成分相同、制备工艺相同的铝基复合材料进行测量,将得到各个铝基复合材料各处的声速值、一次底波增益值、草状回波高度水平值数据;对记录的数据进行整理和统计分析,得到铝基复合材料的平均声速值、声速值标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值;c.建立不同铝基复合材料的平均声速值、声速标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值的数据库,为超声波检测铝基复合材料均匀性提供参考;d.对成分相同、制备工艺相同的多个铝基复合材料进行超声检测,通过分析每个铝基复合材料的平均声速值、声速值标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值,评判各个铝基复合材料的材质均匀性,判断其制备工艺稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性及工艺稳定性的方法,其特征
在于,包括如下步骤:
a.利用超声探伤仪探头发射的脉冲波经铝基复合材料下底面多次反射,形
成的一次底波和二次底波来计算铝基复合材料声速;
b.在铝基复合材料上根据测量面面积,探头大小选择一个以上测量点,测
得对应的声速值、一次底波增益值以及草状回波高度水平值;
对成分相同、制备工艺相同的铝基复合材料进行测量,将得到各个铝基复
合材料各处的声速值、一次底波增益值、草状回波高度水平值数据;
对记录的数据进行整理和统计分析,得到铝基复合材料的平均声速值、声
速值标准差、最大一次底波增益差值以及草状回波高度水平表征值;
c.建立不同铝基复合材料的平均声速值、声速标准差、最大一次底波增益
差值以及草状回波高度水平表征值的数据库,为超声波检测铝基复合材料均匀
性提供参考;
d.对成分相同、制备工艺相同的多个铝基复合材料进行超声检测,通过分
析每个铝基复合材料的平均声速值、声速值标准差、最大一次底波增益差值以
及草状回波高度水平表征值,评判各个铝基复合材料的材质均匀性,判断其制
备工艺稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种利用超声波检测铝基复合材料均匀性的方法,
其特征在于,包括如下步骤:
a.用游标卡尺精确测量超声波入射面与反射底面之间的距离,并将该距离
的一倍值及二倍值输入超声波探伤仪;
b.将探头与被测铝基复合材料表面用耦合剂耦合,使超声波进入被测铝基

\t复合材料;超声波探伤仪通过测量一次底波与二次底波之间的声波传播时间差,
根据输入的距离值自动计算出该处的声速值;
得到铝基复合材料某一处声速值后,保持探头位置不变,将该处一次底波
的波高用增益旋钮调至基准波高,记录此时的增益值;
c.用与被测铝基复合材料相对应的对比试块进行超声波探伤灵敏度校准,
在该灵敏度下记录不同位置超声波始波和一次底波之间的草状回波的屏高水平;
d.根据被测铝基复合材料表面面积和探头尺寸大小合理地确定1个以上测
量位置,在每个位置测得相应的声速值,一次底波增益值和草状回波波高水平
并记录;
e.根据式(1)、式(2)、式(3)、式(4)分别得到被测铝基复合材料的平
均声速值单位为m/s,声速标准差σ,单位为m/s,最大一次底波增益差值Δ,
单位为dB,以及草状回波波高水平表征值 c ‾ = 1 N Σ i = 1 N ...

【专利技术属性】
技术研发人员:马自力樊建中左涛魏少华
申请(专利权)人:北京有色金属研究总院
类型:发明
国别省市:北京;11

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