一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法技术

本发明专利技术公开一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法，包括对待测镁合金进行声发射检测，以断铅信号作为激励信号，测量待测镁合金激励信号的能量衰减率，通过声衰减系数，并与相同检测条件下的基准无LPSO结构镁合金进行对比，评估镁合金是否存在LPSO结构。待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。本发明专利技术对镁合金LPSO结构检测评估时，不会对被检测材料造成破坏，能够保持材料结构和功能的完整。同时，面对大批量的镁合金材料，本发明专利技术通过不同声衰减系数来评估镁合金有无LPSO结构，该评估方法简单且效率高，是一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法
本专利技术属于材料无损检测领域，是一种基于声发射技术的判断镁合金LPSO结构无损检测方法。
技术介绍
镁合金由于其密度低、比强度高、减震性能好、导电导热性能良好，在航空、航天、运输、化工、电子等工业部门等到广泛的应用，但是镁合金强度低也制约着镁合金的发展。稀土元素因具有显著的固溶强化和沉淀强化效果，而被广泛添加到镁合金中。然而当稀土元素添加过多时，合金塑性显著下降，反而限制了合金强度的提升。近年来，一种新型结构—长周期有序(Longperiodstackingordered，LPSO)结构的发现为解决该问题提供了契机。日本学者Kawamura等通过快速凝固/粉末冶金制备了含LPSO结构Mg97Y2Zn1合金，其室温强度超过600MPa，延伸率依然可以达到5％。LPSO结构是目前的一个研究热点，LPSO结构对镁合金机械性能有显著的影响。研究者认为此结构可以进一步提高合金的强度和塑性、合金的室温和高温拉伸性能和抗蠕变性能等。LPSO结构一般通过金相分析检测，需要对样品进行研磨，观察其截面形貌、分析成分等，从而确定镁合金组织的三维空间形貌。通过金相分析检测镁合金有无LPSO结构，过程繁琐，成本高昂，不利于工业领域的使用。本专利技术通过声发射设备测量镁合金的声衰减系数来评估镁合金有无LPSO结构，是一种无损检测方法，具有方便快捷且效率高的特点。
技术实现思路
本专利技术一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法，克服了传统检测方法需破坏取样、成本高昂及工作量大等不足，提供了一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构无损评估新方法，以保证被检测结构完整性，提高检测效率，降低检测成本。本专利技术一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法包括以下步骤。首先确定一定数量无LPSO结构的镁合金材料作为样本，利用声发射设备测量出信号在样本材料中随着传输距离增加的能量衰减特性，并对其进行直线拟合，得出样本材料的声衰减系数即拟合直线的斜率，该值为无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数。与基准无LPSO结构镁合金材料在相同的检测条件下，利用声发射设备测出待测镁合金材料的声衰减系数，通过与基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数对比来评估镁合金有无LPSO结构，待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。根据本专利技术，所述步骤[0006]、[0007]中的声发射装置及其配套设备，包括声发射传感器、前置放大器、信号传输设备及信号处理系统；实验中声发射信号均由标准断铅模拟产生。与现有的镁合金LPSO结构检测方法相比，本专利技术克服了传统检测方法需对所有被检测对象进行逐一破坏取样，会对被检测材料造成损伤的不足。本专利技术对镁合金LPSO结构检测评估时，不会对被检测材料造成破坏，能够保持材料结构和功能的完整；同时面对大批量的镁合金材料，本专利技术通过不同声衰减系数来评估镁合金有无LPSO结构，该评估方法简单且效率高。附图说明图1一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法流程图。图2声发射传感器粘贴示意图。图3有无LPSO结构镁合金中断铅信号传输距离与能量衰减率对应关系图。具体实施方式本专利技术一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法包括以下步骤。首先确定一定数量无LPSO结构的镁合金材料作为样本，利用声发射设备测量出信号在样本材料中随着传输距离增加的能量衰减特性，并对其进行直线拟合，得出样本材料的声衰减系数即拟合直线的斜率，该值为无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数；与基准无LPSO结构镁合金材料在相同的检测条件下，利用声发射设备测出待测镁合金材料的声衰减系数，通过与基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数对比来评估镁合金有无LPSO结构，待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。以下结合具体实施例，对本专利技术一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法作进一步说明。本实施例中的镁合金样本材料为含共晶相Mg24(Gd,Y)5的Mg-Gd-Y-Zr合金铸锭，待测镁合金材料为含14H的LPSO结构Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金铸锭，但在本实施例中为了便于验证镁合金有无LPSO结构评估方法，待测镁合金材料有LPSO结构是已知的。镁合金样本材料和待测镁合金材料都通过挤压成形工艺，Mg-Gd-Y-Zr合金的Mg24(Gd,Y)5共晶相溶解，再通过退火处理，使得有LPSO结构的镁合金和无LPSO结构的镁合金晶粒近似一致，保证测试实验的单一变量，以证明该一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法的有效性。本实施例中声发射信号采集系统为美国PAC公司的PCI-2系统及配套设备。如图2为声发射传感器粘贴示意图，S1～S3代表传感器1～3；S1～S3传感器的粘贴位置是在镁合金试件中心线上，同时S1～S3两两间隔为30mm。(a)首先确定无LPSO结构Mg-Gd-Y-Zr合金挤压件作为样本，利用声发射设备测量出信号在样本材料中随着传输距离增加的能量衰减特性，并通过公式：α＝20log(Em/E1)换算成能量衰减率，E1为离断铅点最近的S1所采集信号的能量值，Em为传感器Sm所采集信号的能量值，m＝1，2，3；表示传感器的编号。同时对其进行直线拟合，得出样本材料的声衰减系数即拟合直线的斜率，该值为无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数。从图3可以看出基准无LPSO结构Mg-Gd-Y-Zr合金对应的声衰减系数为k＝3.6635dB/cm。。(b)利用声发射设备测出待测镁合金材料的声衰减系数，通过与基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数对比来评估待测镁合金有无LPSO结构，待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。从图3可以看出待测镁合金材料对应的声衰减系数为k1＝1.8942dB/cm。待测镁合金材料的声衰减系数少于基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，可知待测镁合金材料有LPSO结构，该评估方法简单且效率高。通过本实施例可见，本专利技术一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法能够评估出无LPSO结构和有LPSO结构镁合金。本专利技术对镁合金LPSO结构检测评估时，不会对被检测材料造成破坏，能够保持材料结构和功能的完整；同时面对大批量的镁合金材料，本专利技术通过不同声衰减系数来评估镁合金有无LPSO结构，该评估方法简单且效率高，是一种基于声发射技术的新的镁合金LPSO结构评估方法。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对本专利技术使用范围的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法，其特征在于包括以下步骤：(a)首先确定一定数量无LPSO结构的镁合金材料作为样本，利用声发射设备测量出信号在样本材料中随着传输距离增加的能量衰减特性，并对其进行直线拟合，得出样本材料的声衰减系数即拟合直线的斜率，该值为无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数；(b)与基准无LPSO结构镁合金材料在相同的检测条件下，利用声发射设备测出待测镁合金材料的声衰减系数，通过与基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数对比来评估镁合金有无LPSO结构，待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法，其特征在于包括以下步骤：(a)首先确定一定数量无LPSO结构的镁合金材料作为样本，利用声发射设备测量出信号在样本材料中随着传输距离增加的能量衰减特性，并对其进行直线拟合，得出样本材料的声衰减系数即拟合直线的斜率，该值为无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数；(b)与基准无LPSO结构镁合金材料在相同的检测条件下，利用声发射设备测出待测镁合金材料的声衰减系数，通过与基准无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数对比来评估镁合金有无LPSO结构，待测镁合金材料的声衰减系数少于无LPSO结构镁合金材料的声衰减系数1dB/cm以上，待测镁合金材料有LPSO结构；反之，待测镁合金材料无LPSO结构。2.如权利要求1所述一种基于声发射技术的镁合金LPSO结构评估方法，其特征在于，能量衰减率的计算公式为：α＝20log(Em/E1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向红，杨胜，周小杰，胡宏伟，易可夫，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43