【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测领域，具体涉及一种高温合金残余应力梯度检测方法及系统。
技术介绍
1、航空发动机关键热端部件通常对疲劳寿命有严格的要求，这些关键部件通常会通过表面强化引入残余应力以提升零件的疲劳寿命，残余应力的数值和分布情况对零件的疲劳寿命有很大的影响，因此获取零件表面的残余应力的信息对于预测发动机零件的寿命有重要意义。
2、目前，常用的残余应力检测方法分为有损检测和无损检测，前者需要在待检测零件上钻孔，这对于昂贵的发动机零件而言无法接受；后者常用方法为x射线衍射法，但x射线对镍基合金穿透能力有限，仅能测量5μm左右的深度，无法完整评估零件表层的残余应力分布。且部分无损检测方案只能测量一定深度范围内残余应力的均值，无法测得残余应力的梯度分布。因此，提供一种能够检测高温合金残余应力梯度分布的方法，有助于提高发动机零件疲劳寿命预测的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种高温合金残余应力梯度检测方法，能够通过无损检测手段测量高温合金制件表面沿深度方向的残余应力分布。本专利技术还提供一种高温合金残余应力梯度检测系统。
2、根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种高温合金残余应力梯度检测方法，该方法包括以下步骤：
3、包括以下步骤：
4、a)提供电导率为σ1的第一标准试块和电导率为σ2的第二标准试块，使σ1≤σ≤σ2，其中σ为所述高温合金的深层电导率；
5、b)提供涡流检测系统，所述涡流检测系统包括高频涡流
6、c)以0.1-100mhz的频率对所述高温合金制件进行扫频检测，得到频率fn下阻抗平面内的实测坐标点(xn,yn)，以所述标定矢量α和β为基将(xn,yn)换算为(αn,βn)坐标，进而根据σ1、σ2与α、β的关系求得频率fn下所述高频涡流探头的检测值对应的电导率σ(fn)；
7、d)将σ(fn)转换为电导率与dn的关系γ(dn)，其中dn为频率fn下涡流能够到达的最大深度，dn深度位置的电导率γdn＝(γ(dn)vn-γ(dn-1)vn-1)/(vn-vn-1)，其中vn为fn下涡流的分布体积也即涡流到达dn深度时的分布体积，dn＝dn-1+δd，δd为可以视作残余应力均等的高温合金材料层厚度，vn-1为涡流到达dn-1深度时的分布体积；
8、e)提供所述高温合金电导率与弹性应力之间的对应关系τ(γ)，求得每个深度值dn处的残余应力值τ(γdn)，从而得到残余应力的梯度分布。
9、通过上述方法，能够利用电磁效应在高温合金制件内部产生的涡流，通过反演计算准确得出不同检测深度上的残余应力数值，从而得到残余应力的梯度分布，提高了测量精度。
10、进一步地，所述a)步骤中σ-0.2≤σ1≤σ-0.1，σ+0.1≤σ2≤σ+0.2，其中电导率以iacs％计。
11、进一步地，所述a)步骤中σ通过使用电导率探头以480khz频率对由所述高温合金制造的0应力标准试块测量获得。通过普通的标准电导率探头测量0应力标准试块得到待测合金制件的深层电导率数据。
12、进一步地，所述b)步骤中，还包括在所述第一标准试块和第二标准试块表面设置非导电校准垫片的步骤，所述标定矢量α和β根据所述高频涡流探头分别直接接触测量所述第一标准试块、第二标准试块和以所述非导电校准垫片为阻隔测量所述第一标准试块、第二标准试块所得到的四个测量点建立。引入非导电校准垫片能够对测量过程中高频涡流探头不能贴紧待检测制件表面的情况进行补偿修正。
13、进一步地，所述非导电校准垫片的厚度为20μm-100μm。
14、进一步地，所述d)步骤中，对所述高频涡流探头产生在所述高温合金制件中产生的涡流分布进行模拟，vn通过对模拟的等涡流密度曲线积分获得。通过软件模拟能够计算出不同频率下涡流在合金内的分布状态，根据分布模拟能够计算出涡流的分布体积。
15、进一步地，所述d)步骤中，δd的范围为5μm-200μm。δd的数值也代表了残余应力检测深度方向的分辨率。
16、进一步地，所述e)步骤中，所述高温合金电导率与弹性应力之间的对应关系通过对同种高温合金进行拉伸试验标定。
17、进一步地，所述高温合金为镍基高温合金。镍基高温合金是航空发动机的常用材料，航空发动机用镍基高温合金不具有铁磁性，不会对涡流产生干扰。
18、根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种高温合金残余应力梯度检测系统，该系统包括计算装置、gpib控制器、阻抗分析仪和涡流探头，并采用前述任一所述的高温合金残余应力梯度检测方法对待测零件进行残余应力检测。通过编写专用软件，借助该系统能够直接测量并输出残余应力的梯度分布，简化计算过程，提高测量的效率和精度。
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1.一种高温合金残余应力梯度检测方法，通过涡流检测高温合金制件的残余应力，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述a)步骤中σ-0.2≤σ1≤σ-0.1，σ+0.1≤σ2≤σ+0.2，其中电导率以IACS％计。
3.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述a)步骤中σ通过使用电导率探头以480kHz频率对由所述高温合金制造的0应力标准试块测量获得。
4.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述b)步骤中，还包括在所述第一标准试块和第二标准试块表面设置非导电校准垫片的步骤，所述标定矢量α和β根据所述高频涡流探头分别直接接触测量所述第一标准试块、第二标准试块和以所述非导电校准垫片为阻隔测量所述第一标准试块、第二标准试块所得到的四个测量点建立。
5.根据权利要求4所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述非导电校准垫片的厚度为20μm-100μm。
6.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测
7.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述d)步骤中，Δd的范围为5μm-200μm。
8.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述e)步骤中，所述高温合金电导率与弹性应力之间的对应关系通过对同种高温合金进行拉伸试验标定。
9.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述高温合金为镍基高温合金。
10.一种高温合金残余应力梯度检测系统，包括计算装置、GPIB控制器、阻抗分析仪和高频涡流探头，其特征在于，采用如权利要求1至8其中任一所述的高温合金残余应力梯度检测方法对待测零件进行残余应力检测。
...【技术特征摘要】
1.一种高温合金残余应力梯度检测方法，通过涡流检测高温合金制件的残余应力，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述a)步骤中σ-0.2≤σ1≤σ-0.1，σ+0.1≤σ2≤σ+0.2，其中电导率以iacs％计。
3.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述a)步骤中σ通过使用电导率探头以480khz频率对由所述高温合金制造的0应力标准试块测量获得。
4.根据权利要求1或2所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述b)步骤中，还包括在所述第一标准试块和第二标准试块表面设置非导电校准垫片的步骤，所述标定矢量α和β根据所述高频涡流探头分别直接接触测量所述第一标准试块、第二标准试块和以所述非导电校准垫片为阻隔测量所述第一标准试块、第二标准试块所得到的四个测量点建立。
5.根据权利要求4所述的高温合金残余应力梯度检测方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵照宇，张成成，张英，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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