轧制GH4169合金超声衰减系数测定

本实验通过Icy软件平台,PointcaculateV3数据处理软件,利用超声水浸聚焦探头对GH4169试样进行机械自动扫查,获得了超声波在试样中的声速、超声衰减系数,并以超声衰减系数为特征参量来获取合金样品的C扫描图像,利用不同频率的探头扫查工件,得出GH4169材料超声衰减系数随着探头频率的增加而增大的结论。     

成形方式与方向对TA15钛合金显微组织及超声参量的影响

为研究TA15钛合金成形方式与成形方向对显微组织以及超声参量的影响规律,进而明晰材料声学特性,以锻造和激光沉积制造TA15钛合金为研究对象,制备含有相同横通孔缺陷的相同规格尺寸检测试样,使用超声波无损检测设备对试样不同成形方向进行检测以获取试样缺陷处幅值、纵波声速和超声波衰减系数,并利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对显微组织进行观测。结果表明:成形方式会对组织特征产生影响,进而影响超声参量;激光沉积制造试样组织各向异性明显,致使不同成形方向超声参量差异较大;双重退火态与沉积态试样相比显微组织中板条状α相长宽比减小,导致各向纵波声速平均减小167 m/s,衰减系数增大13%～20%;而双重退火态相比于锻造态试样,因其组织特征差异明显,致使X向与Z向纵波声速分别降低392与466 m/s,衰减系数分别增大39%、55%。研究成果对激光增材制件的超声波无损检测以及TA15钛合金材料内部缺陷的无损评估有一定参考价值。     

铆钉超声相控阵检测及应用

飞机铆钉脱落,将给飞行安全造成重大隐患。为保障安全,本文提出采用超声波检测方法对铆钉实施在役监测。利用线切割方法加工不同深度及位置人工缺陷的铆钉,并制作专用铆钉对比试块。分别使用常规超声波探头和相控阵超声波探头对试块中铆钉进行检测,比较超声检测A扫查结果与相控阵超声检测扇形扫查结果,表明采用20MHz常规延迟块探头能够分辨出完好铆钉和裂纹铆钉,另外,使用10MHz相控阵探头扇形扫查可使检测结果更加直观。     

插入式管座角焊缝超声声束全覆盖方法与检测试验

为了提高插入式管座角焊缝超声检测的缺陷检出率,提出了利用刚性相控阵在管座上进行扇形扫查,结合柔性相控阵在接管内壁进行线性扫查的方法,从而实现对此类焊缝的声束全覆盖检测。首先,讨论了不同检测面的选择对缺陷检出率的影响;接着,利用CIVA软件仿真并分析了两种检测方法对不同缺陷的检出情况;最后,对自行设计的插入式管座角焊缝试样进行了检测。试验结果表明,同时利用这两种方法进行检测,可以有效提高缺陷检出率。     

小径薄壁管超声相控阵检测

叙述小径薄壁管焊缝超声检测应用现状和发展动向。采用相控阵技术,制定适当的扫查工艺,用声线示踪法,可显示法规提出的检测体积全覆盖的范围,也能校核检测角度适当与否。相控阵可使用S（扇形）扫描或E（电子）扫描,并使用多道扫描,完成小径管检验。关键项目是解决小径管的声束散焦、薄壁管中缺陷表征定量以及使用合适的扫查器。意在为国内推广应用该新技术并制定相应工业标准提供有用借鉴。     

相控阵声束焦距及换能器孔径综合优化的实验研究

相控阵声束的聚焦受换能器频率、孔径、阵元尺寸、焦距以及扫查角度等诸多参数的影响,且各参数之间具有复杂的相互关联和制约关系。本文基于相控阵超声声束形成及聚焦原理,采用60阵元线型阵列换能器,通过实验方式研究了声束聚焦对成像质量的影响。在焦距为5mm-80mm和换能器孔径为5mm-30mm的范围内,分别测定了两参数匹配方式不同时,DB-H1标准试块上3横通孔的A扫描回波幅度。通过分析二者的最佳匹配方式证明了参数优化的必要性,研究结果对相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。     

压水堆核电站主管道CCASS焊缝声学性能数值计算

针对离心铸造奥氏体不锈钢(CCASS)焊缝非均匀和具有明显弹性各向异性特征的粗大柱状晶组织,采用旋转坐标法,根据CCASS焊缝的宏观金相照片建立了相应的焊缝模型.在此基础上,采用有限差分正演模拟方法,计算得到了焊缝中沿晶粒不同方向的纵波声速、横波声速和纵波衰减系数.模拟计算结果与参考文献给出的实验测试结果相符.     

聚乙烯管道电熔接头超声检测

由于聚乙烯材料超声波衰减系数大,以及电熔接头中金属丝信号对检测的干扰,使得传统的超声检测方法并不能有效地检出聚乙烯电熔接头中的各类缺陷。采用超声相控阵动态聚焦,结合B扫查成像技术,可以解决上述难题。将超声检测图像与接头实剖图进行对比,证明该方法能可靠地检出聚乙烯电熔接头中的各类缺陷,并在聚乙烯管道安装工程的实践检测中得到进一步验证。     

LA103Z镁锂合金锻件超声评价技术

针对镁锂合金锻件检测时存在超声波能量的严重衰减,导致无法实施有效的内部质量检测难题,通过对不同锻造变形量下的LA103Z镁锂合金锻件进行金相观察,分析了不同变形量对材料微观结构造成的影响;同时还分析了不同变形量对超声波衰减系数及材料纵波声速的影响,最后研究了探头晶片尺寸对超声波衰减系数的影响。结果发现,对于LA103Z镁锂合金锻件,锻造变形量越大,镁锂合金α相微观组织越细密;超声衰减系数随锻造变形量增大而减小;材料的超声波纵波声速随锻造变形量增大而增大;随着超声检测探头晶片尺寸增大,超声波衰减系数减小;相同变形量的镁铝合金材料,随着使用的探头频率的提高,材料的声波衰减系数和声速都变大。     

基于超声相控阵的耐候钢接头疲劳裂纹动态监测

借助超声相控阵技术对耐候钢对接接头开展疲劳失效过程动态监测. 基于超声波探头的信号特征,研究其扇形扫描反射过程,建立实时扫查方案, 并对10 mm厚的耐候钢对接接头实施实时监测.结果表明,当疲劳寿命为5 × 104次时,相控阵检测到多个裂纹从对接接头焊趾部位萌生,并沿着板厚扩展,当疲劳寿命超过3.5 × 105次时,裂纹开始快速扩展. 与疲劳试验断口对比发现,基于相控阵检测得到的裂纹尺寸与试验结果基本一致,验证了相控阵裂纹动态检测的准确性. 根据裂纹深度a、裂纹长度2c与循环次数N关系,明确了裂纹动态演化行为,并获得中厚板耐候钢对接接头表面裂纹的扩展演化规律.     

Ultrasonic characterization of modified Cr_2O_3 coatings by reflection coefficient spectroscopy

Pores,microcracks and density of plasma sprayed Cr2O3 coatings before and after high-intensity pulsed ion beam(HIPIB) irradiation were investigated using the ultrasonic reflection coefficient spectroscopy(URCS).The URCS was analyzed based on an acoustic transmission model for the multi-layered structure.The longitudinal velocity in the coatings was calculated from the experimental URCS,and the attenuation coefficient expression was deduced by comparing the experimental and numerical fitting amplitude spectral lines.The longitudinal velocity of as-sprayed Cr2O3 coating is 2 002 m/s,and increases to 2 099 and 2 148 m/s after being irradiated by HIPIB with 1 and 5 shots.Correspondingly,the factor A changes from 0.046 to 0.026 and 0.020 and n from 1.702 to 1.658 and 1.649 in the attenuation coefficient expression of α=Af n.It is observed that the surface morphology of Cr2O3 coatings changes from rough and porous to smooth and uniform with the increase of shot number,which accords with the ultrasonic analyses reasonably.The URCS seems to provide a convenient and nondestructive method to characterize surface modification of the plasma sprayed coatings.     

Characterization of the sensitization degree in the AISI 304 stainless steel using spectral analysis and conventional ultrasonic techniques

Specimens of AISI 304 stainless steels exposed to sensitization and carbide solution heat treatment employing ultrasonic testing have been evaluated. The study involved measurements of the longitudinal wave velocity, attenuation and spectral analysis. Despite the large size difference between the ultrasonic wave length and the precipitated carbides, the results showed a clear attenuating effect in the sensitized specimens. This effect suggests a relation between carbide precipitation in the material and the attenuation coefficient of the ultrasonic wave. The attenuation increase is mainly attributed to the continuous distribution and possible coalescence of the carbide along the grain boundaries. Power spectra exhibit an increase of the amplitude at specific frequencies in specimens with the longest sensitization times. Ultrasonic velocity measurements did not provide significant information in order to predict any sensitization grade of the evaluated materials. The combined assessment by spectral analysis and attenuation measurements is discussed.     

激光超声检测碳纤维增强树脂基复合材料的缺陷评估技术研究

采用激光超声检测技术，研究了碳纤维增强树脂基复合材料中常见缺陷的激光超声信号特征与缺陷识别评估方法。结果表明，利用L波的特征和变化，可有效地提取反映复合材料中缺陷的声波信息；根据L波的幅值和衰减变化规律，可进行缺陷的判别，确定缺陷的性质。     

测量距离对超声表面波评价不同组织的材料表层硬度的影响

通过搭建高精度的超声表面波检测系统,采用双探头法测量不同热处理45钢标定试件超声表面波的传播声时和接收声波幅值,分别计算超声表面波的传播声速和衰减系数;在测量过程中,改变发射探头和接收探头之间的距离,研究不同测量距离及微观组织对超声表面波声速测量的影响,由此建立材料表层硬度、微观组织及超声表面波特征值之间的映射关系,得到超声表面波评价45钢试件表层硬度指标的标定模型,并对标定模型进行验证。研究表明,采用超声表面波声速评价45钢表层硬度可行,标定模型预测硬度误差满足工程应用误差10%的要求;超声表面波衰减系数与材料表层硬度没有明显的映射关系,不能作为评价45钢试件表层硬度指标评价参量。     

中等厚度铅合金铸件的超声波检测

对铅合金铸件声学特征参数测试发现,铅合金的纵波声速较低,衰减系数较大,为超声的强衰减材料。对不同孔径的平底孔试样检测结果表明,目前采用超声水浸和直接接触法,均可较好地检出10mm厚板材内的1mm人工缺陷。因此采用超声方法检测中等厚度的铅合金铸件是可行的,重点是选取恰当的检测方法,以实现最佳的检测灵敏度。     

金属杆锚固系统中导波传播特性的试验研究

根据金属杆的尺寸特性，提出了把锚固金属杆作为波导介质来处理．应用导波方法对金属杆锚固质量进行评价的思想。通过试验时导波在金属杆中的传播特性进行了定性分析，得出了不同频率的纵向导波在同尺寸与不同尺寸金属杆中传播时，其波速改变与振幅衰减的一般规律。在相同的条件下，高频波比低频波的波速要高但其能量衰减较快；同一频率的纵向导波在自由金属杆中传播时，波速比在锚固金属杆中传播时的波速要高，但其能量的衰减幅度较低，根据振幅的衰减程度可定性地确定金属杆的锚固质量。     

塑料热熔焊接接头的超声波检测

采用对比试块对三种塑料的声学特性进行试验,测出各自的纵波声速和衰减值。采用研制的纵波斜角探头进行探头K值和前沿测定,取得较高精度。通过模拟试块检测试验,发现缺陷定位准确,测长精度较好。检测热熔焊接接头时,优先选用直射纵波法,当壁厚较薄受检测条件限制时,也可采用一次反射波进行检测。     

检测距离对超声波评价激光熔覆层表层缺陷深度的影响研究

基于超声波在介质中的传播理论,在当量法基础上采用超声波对激光熔覆层表层裂纹深度进行定量评价。结果表明:表层裂纹信号幅值随裂纹深度的增大而增大,当裂纹深度达到1.0 mm时,信号幅值基本保持不变。相同深度表层裂纹超声波信号幅值随检测距离增大而减小,并趋于平缓,分析认为激光熔覆层中各向异性树枝晶组织及层间界面导致声波能量衰减是引起上述结果的主要原因。结合上述研究结果,本研究对激光熔覆层组织引起的声波能量衰减进行补偿,进而实现表层裂纹深度定量评价方法的修正,在一定程度上提高了激光熔覆层表层裂纹深度的评价精度。     

Ultrasonic velocity measurements for estimation of grain size in austenitic stainless steel

Ultrasonic velocity measurements have been used to estimate average grain size in an AISI type 316 stainless steel. For precise ultrasonic transit time measurements, the pulse-echo-overlap technique has been used. Master graphs relating ultrasonic velocity with metallographically obtained grain size have been generated. Using these graphs, grain sizes in new specimen have been obtained. The results indicate that grain size can be predicted with good confidence level using ultrasonic velocity measurements. Shear waves are found to be more sensitive for grain size measurement, as compared to longitudinal waves. The grain size estimated by velocity measurements is found to be more accurate when compared to that obtained by attenuation measurements.     

奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测中声波传播特性分析及其应用

由焊缝组织引起的声波衰减及散射严重影响奥氏体不锈钢焊缝的超声TOFD检测效果,这在无损检测方面是亟待解决的难题.文中分析焊缝中各角度检测声束形成的缺陷衍射波幅度及检测信号信噪比特征,揭示声波传播特性的影响因素.结果表明,不锈钢焊缝中的超声波传播具有明显的各向异性特征,柱状晶生长方向与声束入射方向的夹角对检测波衰减及散射具有显著影响;文中结合金相结构图建立焊缝组织模型进一步解释了声波传播各向异性的形成机理;并以此为基础提出一次波检测方法和二次波检测方法,获得了较好的检测效果.