【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于确定陶瓷组成部件(ceramic component)的材料中是否存在缺陷的方法。
技术介绍
1、陶瓷组成部件用于各种应用，例如，用在滚动轴承中、用在滑动轴承中、用在滚子中、用作切削元件、用作植入物(implants)等。高机械载荷或温度通常作用在组成部件上，例如作用在表面处。
2、在某些情况下，组成部件的材料可能具有缺陷，诸如，以不仅在表面上而且也在其他区域中具有裂纹、划痕(scratches)、孔、材料夹杂物(material inclusions)和/或缺损材料(missing material)为例。这些缺陷可能由于不同的原因而存在，例如，在制造过程、后处理(post-processing)(诸如，研磨(grinding)、珩磨(honing)等)中出现。缺陷可能会导致陶瓷组成部件由于应力而失效。缺陷可能在载荷下增加(grow)，并因此导致不期望的材料失效(failure)。
3、为了防止这种情况，存在常规的测试方法，利用这些测试方法来拒绝有缺陷的组成部件。例如，对组成部件进行热冲击处理。出于此目的，对陶瓷组成部件进行短时间内的快速冷却，从而使有缺陷的组成部件以针对性的(targeted)方式失效。在冷却期间在声学上和/或在光学上执行出现的表面裂纹的检测。如果检测到裂纹的增长(growth)，则淘汰该组成部件。然而，在不利的条件下，台架测试(bench test)可能是相对非特定的(relatively unspecific)。由于没有在关键裂纹与非关键裂纹之间进行区分，因此
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种改进的方法，从而确定陶瓷组成部件的材料中是否存在缺陷。
2、该目的通过根据方案1的方法来实现。
3、在下文中，提出了一种用于确定陶瓷组成部件的材料中是否存在缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
4、基于所述组成部件的预期目的确定第一温度与第二温度之间的温度差，
5、在第一温度下使所述组成部件回火(tempering)；
6、在第二温度下使所述组成部件回火；
7、在所述第二温度下回火之后对所述组成部件执行共振超声谱(/频谱/光谱/波谱)法(resonance ultrasound spectroscopy)，
8、记录所述组成部件的超声谱(/频谱/光谱/波谱)(ultrasound spectrum)，
9、评估记录的超声谱，
10、将评估的超声谱与参考谱进行比较，并且
11、根据所述比较确定所述组成部件的材料中是否存在缺陷。
12、共振超声谱法(resonance ultrasound spectroscopy＝rus)是一种可以测量与弹性特性相关的基本材料性质的技术。该技术基于这样的事实：实体(/固体)(solidbodies)具有固有频率(/自然频率)(natural frequencies)，当它们被机械地刺激(stimulated)时，它们以固有频率振荡。固有频率取决于(尤其是)所使用的材料的密度和弹性模量(elasticity modulus)、以及物体的尺寸、形状和质量(mass)。共振超声谱法将实体的这种性质用于确定材料的弹性张量(elasticity tensor)。这里，有利的是，可以在单次快速测量中确定样本的总弹性张量。在共振超声谱法中，将被检验的组成部件通常保持在生成超声波的装置与检测超声波的装置之间，生成超声波的装置被配置为生成具有变化频率的弹性波，检测超声波的装置被配置为记录被检查的组成部件的共振。例如，压电转换器可以用作超声波产生装置。此外，例如，压电转换器和/或激光器可以用作超声波检测装置。例如，在上述方法中，可以在100khz和100mhz之间的频率范围内执行共振超声谱法。当遍历(traversed)频率范围时，记录一系列共振峰。这些峰的位置落在组成部件的固有频率处，其中可以根据固有频率确定弹性常数(elastic constants)。
13、由于除了表面裂纹(surface cracks)之外，组成部件材料中的表层(superficial)缺陷和深层(deeper-lying)缺陷也都影响组成部件的固有频率，因此，有利的是，也可以检测位于组成部件材料内的缺陷。这里，材料中的缺陷可以是孔、材料夹杂物、附聚物(/结块)(agglomerates)和/或裂纹。在组成部件的回火期间可能出现这些缺陷，或者甚至在回火之前可能已经存在这些缺陷。
14、在所述比较中，特别是，可以检查记录的组成部件的超声谱是否与参考谱对应；即，确定的组成部件的固有频率与参考谱的频率一致。在这种情况下，可以假设在组成部件的材料中不存在缺陷。然而，如果确定组成部件的固有频率相较于参考谱移位(displaced)及/或显著改变，则可由此假设在组成部件的材料中存在导致组成部件的固有频率改变的缺陷。
15、在下文中，术语“孔(pore)”被理解为表示明确界定的表面中的腔，其中，深度、位置、形状和/或尺寸可以变化。特别是，孔可以孤立地(isolated)或成群地(/成簇地)(inclusters)出现。
16、此外，术语“材料夹杂物(material inclusion)”应理解为表示在组成部件中捕获的外源(exogenous)材料或内源(endogenous)材料。这里，“内源材料夹杂物”是晶界相(intergranular phase)的不均匀性(/异质性)(heterogeneity)，晶界相根据不均匀性的类型具有不同的表象(/外观)(appearance)。特别地，不均匀性的类型可以是陶瓷第二相、高密度的特定添加剂或低密度的特定添加剂，其中“陶瓷第二相”被理解为表示可以部分地由玻璃相组成的不均匀地(inhomogeneously)分布的相。此外，材料夹杂物的深度、位置、形状和/或尺寸可以变化。特别是，材料夹杂物可以孤立地或成群地出现。
17、回火可以是例如组成部件的加热或冷却。在某些情况下，第二温度可以低于第一温度。可以不仅例如在气体中(例如在空气中)、例如在烘箱(oven)中和/或在液体中(例如在浴(bath)中)来实现回火，还可以用辐射(例如，用激光)来实现回火。第一回火可以是在烘箱中实现的加热，并且第二回火可以是在液体浴中(例如，在水中或在油中)实现的冷却。然而，这里，可以不仅在任何可配置的大气(configurable atmosphere)下实现回火(不仅例如加热，还例如冷却)，还可以在真空下实现回火(不仅例如加热，还例如冷却)。
18、此外，可以以热冲击处理的形式实现在第一温度下的回火和在第二温度下的回火。“热冲击处理(thermal shock treatment)”可以表示陶瓷组成部件的例本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定陶瓷组成部件(2)的材料中是否存在缺陷的方法(1)，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料中的缺陷是孔、裂纹和/或材料夹杂物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于最小断裂韧度确定所述温度差，其中所述最小断裂韧度是由用户或操作者规定的值，所述组成部件(2)应当具有该值以履行所述预期目的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述组成部件(2)的几何形状和/或尺寸，并根据所述组成部件(2)的材料的至少一个弹性常数，确定所述参考谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述材料的至少一个弹性常数是弹性模量和/或泊松数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评估记录的超声谱的步骤包括确定所述组成部件(2)的至少一个弹性材料常数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定的所述弹性材料常数是弹性模量和/或泊松数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述组成部件(2)的确定的弹性模量偏离预期弹性模量小于5％、优选小于2％、甚至更优选小于1％时，认为所述组成部件(2)适合使用。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在100kHz和100MHz之间的频率范围执行所述共振超声谱法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于确定陶瓷组成部件(2)的材料中是否存在缺陷的方法(1)，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料中的缺陷是孔、裂纹和/或材料夹杂物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于最小断裂韧度确定所述温度差，其中所述最小断裂韧度是由用户或操作者规定的值，所述组成部件(2)应当具有该值以履行所述预期目的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述组成部件(2)的几何形状和/或尺寸，并根据所述组成部件(2)的材料的至少一个弹性常数，确定所述参考谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述材料的至少一个弹性常数是弹性模量和/或泊松数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法...
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