【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测，涉及粉末冶金材料超声波无损检测技术，尤其涉及针对粉末冶金材料无损检测的一种模拟内部自然缺陷的对比试块及制作方法。
技术介绍
1、粉末冶金是一种通过将金属粉末或金属与陶瓷颗粒经过粉末混合、等静压成型、烧结等工序而成型的工艺技术。由于其成型过程具有将组分进行均匀混合后再进行原位烧结，而不需要材料熔化的特点，所以适于制备高熔点合金以及颗粒增强金属基复合材料。因此，该工艺制备的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，在航空航天领域具有广泛的应用前景。然而，众所周知，材料在粉末冶金制造过程中由于工艺控制不当或其他不稳定因素，可能形成气孔、夹杂、分层和裂纹等冶金缺陷，影响材料的综合性能与服役稳定性，从而制约其在航空航天等重大工程领域的应用推广。针对上述问题，目前的超声无损检测则是一种通过分析超声回波特性，判定材料或构件内部组织结构损伤与缺陷水平的检测技术。通过超声无损检测技术对粉末冶金材料的质量特性进行观察、测量和试验，评估被检测零件是否符合规定的质量验收准则，是进行粉末冶金产品质量控制、工艺提升和安全保障的有效手段。
2、采用粉末冶金工艺成形的金属制件内部缺陷不同于传统连铸连轧、锻压轧制等工艺产生的片状与带状夹杂、缩孔缺陷，其主要为随机分布在材料中的气孔、夹杂和局部分层、裂纹等毫米级的点、线状缺陷。气孔缺陷一般呈规则球状或类球状，夹杂缺陷一般为不规则多面体，这些粉末冶金特有的缺陷尺寸较大时，将直接影响材料与零件结构强度，成为开裂失效的起源；若缺陷尺寸较小时则难以在
3、现有的常规超声检测技术通常以对比试块中加工出的平底孔或横孔作为参照，以当量直径或当量面积来表征缺陷的大小，称为当量法。而粉末冶金材料内部微球状团聚、夹杂、气孔等特有的缺陷对超声波散射较强，回波信号弱，因此在使用常规超声检测时，以连片夹杂、缩孔等为主要对象的平底孔或横孔的对比试块则不能反映粉末冶金材料内部自然缺陷的真实形状和尺寸。这样一来，依据传统当量法评定的缺陷等级无法与材料性能建立准确的相关性。在粉末冶金材料无损检测与评价应用中，亟需结合粉末冶金特有的缺陷特点和超声检测原理开发出一种适用于粉末冶金材料超声检测的对比试块，以用于提高粉末冶金材料超声检测结果的可靠性并用于辅助缺陷的评定。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块及制作方法，以解决现有技术的上述问题以及其他潜在的问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术的一个技术方案是：一种模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块，该对比试块包括试块基体和模拟缺陷，
3、其中，所述试块基体可以是整体式结构也可以是分体式结构；
4、进一步，所述整体式结构试块基体(有时也称为整体式试块基体)包括若干不同高度的基体单元，并且所述基体单元从高到低依次排列设置，形成阶梯结构。所述分体式结构试块基体(有时也称为分体式试块基体)包括若干不同高度的圆柱体基体单元；
5、另外，所述模拟缺陷设置在所述试块基体内部，其被用于提高粉末冶金材料超声检测结果的可靠性并用于辅助缺陷的评定。
6、其中，每个基体单元内均设有一个模拟缺陷，所述模拟缺陷类型包括但不限于球体、椭球体、不规则多面体、裂纹平面等；
7、进一步，试块中，每个所述基体单元内的所述模拟缺陷类型、尺寸均相同；
8、一个优选的方案，所述模拟缺陷位于各个所述基体单元的中心位置，并且所有模拟缺陷在试块的各基体单元中的方向均一致；
9、一个优选的方案，所述整体式试块基体单元形成的阶梯结构的台阶面为矩形，且每个台阶面的尺寸相同；所述分体式结构的试块基体单元的直径相同；
10、另外，所述试块基体的材质为铝合金、铜合金、镁合金、不锈钢等，此处，所述合金包含陶瓷颗粒增强后的金属基复合材料，即颗粒增强金属基复合材料，例如碳化硅颗粒增强铝基复合材料、碳化硅颗粒增强镁基复合材料等。
11、本专利技术的另一目的是提供一种模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块的制作方法，该方法具体包括以下步骤：
12、第一步，试块设计：根据超声检测需求设计整体式结构试块基体的阶梯数量和尺寸或者分体式结构试块基体的数量和尺寸，以及模拟缺陷在试块基体上的位置和尺寸。
13、第二步，制作模拟缺陷：使用硅胶制作如下类型的模拟缺陷，并且所述模拟缺陷尺寸相同，所述模拟缺陷类型包括但不限于球体、椭球体、不规则多面体、裂纹平面等；
14、第三步，制作包套：根据第一步设计的试块外形制作包套，所述包套为橡胶包套、铝包套、铜包套、不锈钢包套等；
15、第四步，试块成形：采用粉末冶金的方法进行试块成形，将基体粉末逐层加入包套中并压实，按第一步的设计将模拟缺陷放置在试块的每个基体单元的中心部位，覆盖基体粉末后进行冷等静压、真空除气、热等静压成形，得到试块基体毛坯；
16、第五步，试块筛选：使用工业ct方法对试块基体进行检测，依据ct检测结果筛选出符合设计要求的试块基体毛坯；
17、第六步，试块加工：将第五步筛选出来的试块基体毛坯加工成整体式或分体式试块，并进行表面处理，由此得到对比试块。
18、本专利技术的设计原理：
19、硅胶是一种非晶态二氧化硅，化学分子式为msio2·nh2o，高温烧结后会失去水分从而变成硬脆的二氧化硅。而在粉末冶金装填金属粉末的过程中加入特定形状的硅胶，经过高温烧结后硅胶失去一部分水分，硅胶体积略微收缩，质地变脆，形状保持不变，最终在成形的材料内部形成特定形状的缺陷，因此可以根据这个原理设计所需要的缺陷形状，制作含有任意形状的模拟缺陷试块。
20、专利技术的效果
21、根据本专利技术，提供一种模拟冶金粉末内部自然缺陷的超声检测对比试块及制作方法。现有技术中，超声探伤对比试块的人工反射体通常采用平底孔或横孔，检测时将缺陷反射信号与规定尺寸的平底孔或横孔的反射幅值进行对比，检测结果以平底孔或横孔的当量尺寸表示，实际上遇到的问题是缺陷的实际尺寸可能与当量尺寸相差巨大。针对此问题，本专利技术的对比试块利用特定的制备方法，可以在试块内部模拟出类似自然缺陷的人工反射体，并通过对比模拟自然缺陷的超声检测反射幅值，分析不同埋深的模拟缺陷反射幅值的差异，从而有助于提高粉末冶金材料超声检测结果的可靠性并用于辅助缺陷评定。
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1.一种模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块，其特征在于，所述对比试块包括试块基体和模拟缺陷，
2.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体的材质为铝合金、铜合金、镁合金、不锈钢或相应合金的陶瓷颗粒增强复合材料。
3.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述整体式结构试块基体包括若干不同高度的基体单元，且所述基体单元从高到低依次排列设置，形成阶梯结构。
4.根据权利要求3所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体形成的阶梯结构的台阶面为矩形，且每个台阶面的尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述分体式结构试块基体包括若干不同高度的圆柱体基体单元。
6.根据权利要求5所述的对比试块，其特征在于，所述分体式结构试块基体单元的直径相同。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的对比试块，其特征在于，每个所述基体单元内均设有一个模拟缺陷，所述模拟缺陷类型包含球体、椭球体、不规则多面体、裂纹平面。
8.根据权利要求7所述的对比试块，其特征在于，在试块基体中，每个
9.根据权利要求7所述的对比试块，其特征在于，在试块基体中，所述模拟缺陷位于所述基体单元的中心位置，并且所有模拟缺陷在各个试块基体单元中的方向均一致。
10.一种权利要求1～9中任一项所述的模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块的制作方法，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟粉末冶金材料内部自然缺陷的超声检测对比试块，其特征在于，所述对比试块包括试块基体和模拟缺陷，
2.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体的材质为铝合金、铜合金、镁合金、不锈钢或相应合金的陶瓷颗粒增强复合材料。
3.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述整体式结构试块基体包括若干不同高度的基体单元，且所述基体单元从高到低依次排列设置，形成阶梯结构。
4.根据权利要求3所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体形成的阶梯结构的台阶面为矩形，且每个台阶面的尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述分体式结构试块基体包括若干不同高度的圆柱体基体单元。
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【专利技术属性】
技术研发人员：叶章根，杨志宇，杜康哲，魏少华，周蓉，
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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