一种颗粒增强金属基复合材料内部缺陷类型检测方法技术

技术编号:38089353 阅读:11 留言:0更新日期:2023-07-06 09:00
一种识别颗粒增强金属基复合材料内部缺陷类型的无损检测方法,根据生产工艺确定待检测颗粒增强金属基复合材料生产过程中的团聚缺陷,制作含相应类型缺陷的模拟试样,采用超声设备对模拟试样进行扫查,获得不同类型缺陷的超声波反射信号波形图,采用超声设备对待检测颗粒进行扫查,发现缺陷后,将该缺陷的超声波反射信号波形与缺陷超声波反射信号波形图进行对比,确定缺陷类型;该识别方法,操作方便、可靠性高、识别速度快,适用于超声无损检测领域,特别适用于复合材料内部缺陷类型的识别。别。

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强金属基复合材料内部缺陷类型检测方法


[0001]本专利技术属于无损检测
,涉及颗粒增强金属基复合材料无损检测技术,特别涉及颗粒增强金属基复合材料内部缺陷类型的无损检测与识别。

技术介绍

[0002]颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度和比刚度、耐疲劳、热膨胀系数小、尺寸稳定性好等优异的综合性能,在航空航天领域作为结构材料具有广泛的应用前景。强度和塑性对结构材料至关重要,颗粒增强金属基复合材料的强度和塑性等力学性能受陶瓷颗粒分布均匀性的严重影响,由粉末冶金法等方法制备的颗粒增强复合材料的缺陷主要是不同组成成分的团聚,这些缺陷会严重影响复合材料制品的安全使用性能。
[0003]超声检测是指使超声波与工件相互作用,就反射、透射和散射的波进行研究,对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表怔,并进而对其特定应用性进行评价的技术。超声检测是五大常规无损检测技术之一,是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。超声检测是产品制造中实现质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率的重要手段。
[0004]超声探伤设备探头发出的超声波在材料内部传播,遇到声阻抗不同的物质时会在界面发生反射和透射,反射波信号被探头接收经过探伤设备放大后显示在显示屏上,形成一个有一定幅值的波峰,该幅值能指示缺陷的当量尺寸,波峰所处位置指示缺陷在材料中的埋深。采用超声检测手段能检测出复合材料内部团聚缺陷,包括主体成分的团聚和增强体的团聚及其当量尺寸和位置,但是并不能识别该缺陷是属于何种类型。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种识别颗粒增强金属基复合材料制品内部缺陷类型的无损检测方法。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案达到的:
[0007]利用复合材料内部缺陷与基体声阻抗的关系,通过预置缺陷的方式,得出不同类型缺陷反射超声波信号的波形图,比较复合材料内部缺陷与预制缺陷反射超声波信号波形图,识别缺陷类型。具体包括以下步骤:
[0008]第一步,根据生产工艺确定待检测颗粒增强金属基复合材料生产过程中的团聚缺陷,制作含相应类型缺陷的模拟试样;
[0009]第二步,采用超声设备对模拟试样进行扫查,获得不同类型缺陷的超声波反射信号波形图;
[0010]第三步,采用超声设备对待检测颗粒增强金属基复合材料进行扫查,发现缺陷后,将该缺陷的超声波反射信号波形与缺陷超声波反射信号波形图进行对比,确定待检测颗粒增强金属基复合材料中的缺陷类型。
[0011]一种优选技术方案,所述复合材料的颗粒增强体为氧化铝、碳化硅、碳化硼、碳化
钛、氮化硅、和氮化铝中的任意一种,金属基体为铝、镁、铜、钛、高温合金中的一种或几种。
[0012]一种优选技术方案,所述复合材料的增强体颗粒粒度范围在0.5~30μm,且在材料中体积百分比为10%~35%。
[0013]一种优选技术方案,所述模拟试样的团聚缺陷为增强体体积百分比0~10%、35%~100%的混合物。
[0014]一种优选技术方案,所述模拟试样的团聚缺陷外形尺寸为直径0.8~2.4mm、厚度0.4~1.2mm的圆饼,边长为0.8~2.4mm的立方体或直径为0.8~2.4mm的球体。
[0015]本专利技术设计原理:
[0016]复合材料中的团聚缺陷主要有金属基体的团聚和颗粒增强体的团聚两种方式,复合材料的声阻抗介于两种团聚缺陷的声阻抗之间,正是由于这种声阻抗差异导致超声波在待检测复合材料中传播遇到团聚缺陷时会产生反射,界面上反射波声压P
r
与入射波声压P0之比称为声压反射率r=P
r
/P0。根据超声波理论:
[0017][0018]式中,Z1——第一种介质的声阻抗;
[0019]Z2——第二种介质的声阻抗。
[0020]此处第一种介质是复合材料本体,第二种介质是团聚缺陷。当复合材料声阻抗大于团聚缺陷声阻抗,即Z1>Z2时:
[0021][0022]此时,反射波声压P
r
与入射波声压P0相位相反;
[0023]当复合材料声阻抗小于团聚缺陷声阻抗,即Z1<Z2时:
[0024][0025]此时,反射波声压P
r
与入射波声压P0相位相同。
[0026]反射波的相位差异体现在波形的不同,因此通过对比模拟试样中缺陷的反射波波形图与待检测复合材料中缺陷的反射波波形图即可识别缺陷类型。
[0027]本专利技术涉及的颗粒增强金属基复合材料制品内部缺陷类型识别方法,操作方便、可靠性高、识别速度快,适用于颗粒增强金属基复合材料内部缺陷的超声无损检测领域,特别适用于复合材料内部缺陷类型的识别。
附图说明
[0028]通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本专利技术的限制。
[0029]图1示出了主体材料为10%vol.%SiC
p
/Al复合材料,偏聚缺陷为Al的模拟试样超声检测得到的Al偏聚缺陷超声波反射波形图;
[0030]图2示出了主体材料为10%vol.%SiC
p
/Al复合材料,偏聚缺陷为35%vol.%SiC
p
/Al的模拟试样超声检测得到的SiC
p
偏聚缺陷超声波反射波形图;
[0031]图3示出了材料成分为10%vol.%SiC
p
/Al的待检测复合材料中超声检测到的一
处缺陷波形图;
[0032]图4示出了材料成分为35%vol.%SiC
p
/Al的待检测复合材料中超声检测到的一处缺陷波形图;
[0033]图5示出了材料成分为10%vol.%SiC
p
/Al的待检测复合材料中超声检测到的缺陷解剖金相照片
[0034]图6示出了材料成分为35%vol.%SiC
p
/Al的待检测复合材料中超声检测到的缺陷解剖金相照片
具体实施方式
[0035]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]实施例1
[0037]本实施例的待检测材料为粉末冶金法制备的10%vol.%SiC
p
/Al复合材料,采用同样成分的复合材料制备2块模拟试样,其中预置了直径为2.4mm,厚度1.2mm的圆饼状偏聚缺陷,偏聚缺陷材料分别由工业純铝和35%vol.%SiC
p
/Al复合材料制备而成。使用超声设备对模拟试样进行探伤,获得超声波反射信号波本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种识别颗粒增强金属基复合材料内部缺陷类型的无损检测方法,包括以下步骤:第一步,根据生产工艺确定待检测颗粒增强金属基复合材料生产过程中的团聚缺陷,制作含相应类型缺陷的模拟试样;第二步,采用超声设备对模拟试样进行扫查,获得不同类型缺陷的超声波反射信号波形图;第三步,采用超声设备对待检测颗粒增强金属基复合材料进行扫查,发现缺陷后,将该缺陷的超声波反射信号波形与缺陷超声波反射信号波形图进行对比,确定待检测颗粒增强金属基复合材料中的缺陷类型。2.如权利要求1所述的无损检测方法,所述复合材料的颗粒增强体为氧化铝、碳化硅、碳化硼、碳化钛、氮化硅、和氮...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶章根左涛魏少华郝心想
申请(专利权)人:有研金属复材技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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