基于激光超声的低碳钢平均晶粒尺寸无损检测方法

采用激光超声非接触检测技术,选用各向异性较小的热轧钢板作为研究对象,通过对标准试样的检测分析对平均晶粒尺寸计算公式进行标定。通过分析完整的激光超声一次回波和二次回波的衰减来计算试样的平均晶粒尺寸,并采用电子背散射衍射技术对平均晶粒尺寸检测的结果来验证计算的准确性。针对在实际测量中超声波信号会受到设备稳定性、试样表面状态、检测环境的变化和试样内部组织的不均匀性等的影响,提出利用超声回波时域信号能量衰减来计算衰减系数的方法,即能量衰减特性分析方法,可以有效地提高平均晶粒尺寸的计算精度。     

304不锈钢点蚀损伤的非线性超声表征

利用非线性超声表面波检测技术实现了对304奥氏体不锈钢点蚀损伤的无损表征。将固溶态304奥氏体不锈钢在质量分数为6.0%,10.0%,14.0%的FeCl_3溶液中,分别浸泡6,12,18h。利用OLS4000激光共聚焦显微镜对浸泡试样进行表面形貌的观察、稳态点蚀孔三维形貌以及尺寸的测量,利用RAM-5000测量超声表面波非线性系数,基于蚀孔微观形貌和尺寸变化分析点蚀损伤的非线性系数变化规律。结果表明:归一化非线性系数随超声表面波传播距离的增加而逐渐增大;表面波传播距离一定时,归一化非线性系数随浸泡时间的延长和溶液质量分数的升高而单调递增。超声波与点蚀引起的材料不连续界面相互作用,造成界面间的应力-应变非线性效应,且非线性效应随点蚀损伤的加剧被累积,这一结论对奥氏体不锈钢点蚀研究具有较大的参考价值。     

基于幅度加权编码激励的不锈钢焊缝TOFD成像检测研究

通过Hamming窗加权方法设计了幅度加权调频编码激励信号,将这种新型的激励方法与TOFD(Time-of-flight diffraction)检测方法相结合,综合提高了粗晶奥氏体不锈钢焊缝缺陷检测的时间分辨力、检测信噪比和缺陷定量定位精度,有效改善了粗晶焊缝超声检测中的难点问题。为分析设计的幅度加权调频编码激励信号的检测能力,针对奥氏体不锈钢母材试件和焊缝试件中的横孔缺陷,采用5 MHz探头分别进行了编码激励和常规激励的TOFD成像检测对比试验,结果表明:在相同的检测条件下,幅度加权调频编码激励可提高了图像和信号质量,使检测信号中的杂波和噪声得到抑制,缺陷上端和下端衍射波被准确区分,使各波形的时间宽度降低了30%,有效提高了TOFD检测的时间分辨力;获得的缺陷定位定量测量的平均相对误差为3.8%,较常规激励降低了47%,这种激励方法可在不提高激励电压和增益条件下,使不锈钢焊缝中缺陷检测的信噪比达16 d B以上,较常规激励平均提高了7 d B。     

超细晶高氮奥氏体不锈钢的制备及其性能

通过机械合金化和放电等离子烧结技术制备超细晶高氮奥氏体不锈钢,用X射线衍射仪和透射电镜、能谱仪对粉体及烧结试样进行了表征,对其进行了力学性能试验.结果表明:在球磨的过程中,粉末中的氮化物逐渐消失,烧结试样基体为奥氏体;烧结试样氮含量1.19%,其晶粒尺寸为50～100 nm,氮元素在试样基体内分布均匀;制备的超细晶高氮奥氏体不锈钢硬度、抗拉强度均超过普通的304奥氏体不锈钢,耐腐蚀性能比304奥氏体不锈钢更加优良.     

小波分析在奥氏体钢超声检测中的应用

奥氏体不锈钢具有全面和良好的综合性能,在各行业中获得了广泛的应用。文章在研究奥氏体不锈钢的晶粒噪声和频谱噪声的基础上,把小波分析的多分辨特性用在奥氏体不锈钢的超声检测中,有效的提高了奥氏体不锈钢的信噪比,有利于识别缺陷的存在及其位置。     

马氏体时效不锈钢强度逆晶粒尺寸现象研究

研究了Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢固溶处理锻态粗大晶粒遗传,以及通过再结晶显著细化奥氏体晶粒的过程。研究结果表明,相对较低的温度固溶处理以非扩散α′→γ逆转变形成奥氏体,遗传锻态粗大晶粒形态和尺寸,提高固溶处理温度发生再结晶,使奥氏体晶粒显著细化。由于非扩散α′→γ逆转变形成奥氏体内高密度缺陷会遗传到固溶处理后的马氏体内,马氏体内高密度缺陷具有增强时效析出和析出强化相的弥散分布的作用,因此屈服强度和抗拉强度明显高于通过再结晶细化奥氏体晶粒的试样,即出现强度的逆晶粒尺寸现象。     

金属板件中微裂纹的非线性超声表征方法研究

研究非线性超声波动规律,确定二阶、三阶相对非线性系数与基波、谐波幅值之间的关系。建立微裂纹非线性弹簧模型,研究在循环载荷作用下微裂纹形状尺寸(长度和宽度)变化对超声接收信号谐波幅值数的影响,确定二阶相对非线性系数与微裂纹形状尺寸的关系,随着微裂纹长度增加,二阶相对非线性系数随之增加;随着微裂纹宽度增加,二阶相对非线性系数随之减小。将二阶相对非线性系数与裂纹形状非线性弹簧模型与实验结果进行对比,具有较好的一致性。研究了三阶相对非线性系数与微裂纹形状尺寸的关系,随着微裂纹长度增加,三阶相对非线性系数随之增加;随着微裂纹宽度增加,三阶相对非线性系数随之减小。     

搅拌摩擦焊接弱结合与未焊透缺陷的检测对比

对搅拌摩擦焊焊缝的弱结合及未焊透缺陷进行超声相控阵检测,并制备拉伸试样,通过声发射检测进行拉伸过程的监测。通过比较弱结合及未焊透缺陷的A、B扫描信号及声发射能量信号的差异,为两种缺陷的信号识别提供依据。分析结果表明:未焊透缺陷较弱结合缺陷更容易检出;垂直型未焊透缺陷的A扫描信号呈单束较高波峰,具有一定曲率的弱结合缺陷的A扫描信号主波峰较低,并存在若干不同角度的反射回波信号;在试样拉伸颈缩断裂前,带有未焊透缺陷的试样较弱结合缺陷释放较大的能量。     

奥氏体不锈钢板对接焊缝的相控阵超声检测方法

奥氏体不锈钢因其耐腐蚀性强、力学性能优越等特点而在各工业领域被广泛应用。但奥氏体不锈钢在焊接过程中很容易出现各种缺陷,而常规的无损检测手段都很难高效地对其进行检测。相控阵超声检测技术的引入为解决这一问题提供了一种方法。本文从奥氏体不锈钢的应用背景出发,简要介绍了奥氏体不锈钢焊缝相控阵超声检测研究现状,阐述了相控阵超声检测的基本原理,然后通过专用试块的测试,论证了此检测方法是合理的。     

基于盲源分离的304奥氏体不锈钢弱磁信号处理

针对304奥氏体不锈钢顺磁性材料的裂纹检测,提出一种基于盲源分离的弱磁信号处理方法。根据正交试验,设计制作4个304奥氏体不锈钢试件,利用弱磁检测仪器采集试件磁感应强度;针对预置人工凹槽裂纹磁异常彼此独立的特点,建立弱磁信号的混叠模型,开展基于主成分分析和盲源分离的数据处理,并与磁梯度法作对比;结合独立向量和峰度系数,对缺陷信号进行智能识别。结果表明:相比磁梯度法,采用主成分分析和盲源分离方法能有效提升弱磁技术检测效果,依据独立向量和峰度系数,可实现弱磁仪器对缺陷信号的智能识别,为具有类似磁学特征的材料检测和仪器开发提供了新的思路和方法。     

选区激光熔化316L不锈钢疲劳损伤非线性超声检测研究

疲劳损伤是影响选区激光熔化316L不锈钢服役安全的重要问题,基于经典的非线性超声理论,研究了疲劳加载条件下选区激光熔化316L不锈钢超声检测非线性系数随疲劳周期的变化规律。试验结果表明,当选区激光熔化316L不锈钢产生疲劳损伤后,超声波检测信号中二次谐波幅值明显增大,且超声非线性系数随着疲劳周期的增加呈逐渐增长趋势。因此,采用非线性超声检测方法对选区激光熔化316L不锈钢疲劳损伤进行检测是可行的。     

软包装热封缺陷的超声无损检测

软包装封口处的热封性能对产品的保质起决定性作用.将超声无损检测技术应用于软包装热封性能检测中,采用背散射回波包络积分成像技术,对塑料软包装封口处直径为50～150 μm的6种通道型缺陷进行实验研究.实验中,采用中心频率为22.66 MHz的液浸式点聚焦探头,对试样上2.98 mm×1.5 mm的矩形区进行扫描并进行超声成像.同时,理论分析了扫描步长小于探头横向分辨率时,探头横向分辨率对超声检测结果的影响,给出了不同尺寸范围内的缺陷尺寸与超声检测结果两者间的关系.实验结果表明:超声无损检测技术可应用于检测包装封口缺陷, 且由于受探头横向分辨率的影响,超声检测值大于缺陷实际尺寸,与理论分析相吻合.     

非线性超声在金属基复合材料结构界面粘接强度评价中的应用

针对常规超声波难以对金属基复合材料结构的界面质量进行评价的问题,设计了非线性超声检测系统,利用超声波在界面上传播时微小缺陷与其相互作用产生的非线性响应信号,通过计算回波信号的超声非线性系数,就可以进行金属基复合材料结构界面弱粘接缺陷的检测,进而评价界面的粘接质量.实验结果表明超声非线性系数与界面的粘接强度之间存在一定的关系,因此,非线性超声检测方法有望用于金属基复合材料结构的无损评价.     

GH4169晶粒尺寸的多参数超声评价方法

考虑到单个超声响应特性参数反应出晶粒尺寸的特征信息不够全面,提出将多个超声参数相结合,构建面向GH4169晶粒尺寸无损定量表征的多参数超声评价方法。依据相关性度量准则,从声速、衰减系数、非线性系数等8个超声参数中选取有效参数;构建二次多项式的映射模型,将选取的多维参数降成单维参数并进行量纲一化处理;在对单维参数与晶粒尺寸拟合过程中,构建以两者平均绝对误差最小为目标的优化问题并结合进化算法进行求解,寻找最佳的映射函数和拟合函数系数;最终建立多参数超声评价模型。经测试样本验证表明,与单一参数的声速法模型、衰减系数法模型和背散射EMD法模型相比,所建模型评价结果精度高,性能稳定、误差小且有着良好的评价效应;融合了多个超声检测参数而保留了对晶粒尺寸的响应信息,提高了测量精度和抗干扰能力。     

预变形奥氏体不锈钢强度的非线性超声波评价

采用非线性超声技术对不同加载模式变形导致的不同强度304奥氏体不锈钢试样进行了测量。结果表明:拉伸变形、非对称循环变形和早期对称循环变形导致的304不锈钢屈服强度随超声非线性参量单调增加。基于超声非线性位错弦模型与金属流变应力理论,提出了超声非线性参量与屈服强度的幂函数关系式,利用该函数关系式对测量数据进行了拟合,得到了拉伸、非对称循环和对称循环变形条件下的超声非线性参量对材料强度的敏感系数λ分别为3.27×10~(-7),6.91×10~(-6)和1.95×10~(-5)。微观结构分析表明:敏感系数!的差异大致与不同变形条件下的材料位错微观演化机制和马氏体含量相关。     

铝合金初期塑性变形与疲劳损伤的非线性超声无损评价方法

利用传统超声检测方法或其他无损检测方法难以实现金属初期塑性变形和疲劳损伤的检测.为了解决这一问题,利用基于二次谐波的非线性超声检测方法,研究2024-T4铝合金的初期塑性变形与疲劳损伤缺陷的测试过程;建立非线性高能穿透法超声检测系统,发现超声非线性系数与铝合金残余塑性变形和疲劳损伤程度具有单调相关关系;通过改进试验方法,利用压电晶片的滤波效应,成功减小试样前端非线性的试验来源,提高了检测的鲁棒性.试验结果表明通过利用晶片的滤波效应,选择合适的激励频率能够减小前端仪器的非线性对试验结果的干扰,使基于二次谐波幅值的超声非线性系数能够作为表征铝合金初期塑性变形和疲劳损伤程度的特征参量应用于实际的检测过程.     

GH4169高温合金疲劳寿命非线性超声检测研究

基于超声无损检测理论,研究金属板材弯曲疲劳引起的超声非线性波动规律,建立相对非线性超声系数β′、δ′与基波、谐波幅值定量关系。利用位错模型解释了金属材料存在晶格微缺陷或应力时,超声二阶与三阶非线性系数β、δ的变化趋势。建立非线性超声检测系统,测量GH4169高温合金板材疲劳弯曲试验过程中超声相对非线性系数β′、δ′的变化趋势。实验结果表明:随着疲劳寿命的增加,相对非线性系数单调增加。二阶与三阶相对非线性系数与疲劳寿命关系转折点分别出现在疲劳寿命80%左右和60%左右。在第一阶段相对非线性系数随着疲劳寿命单调增大,在第二阶段相对非线性系数随着疲劳寿命增加出现波动或保持不变,甚至出现下降现象。对于二阶相对非线性系数,实验曲线与位错综合模型预测数据具有较好的一致性。对于三阶相对非线性系数,实验曲线与位错偶模型预测数据具有较好的一致性。     

圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的解析计算

将傅里叶变换理论应用于圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的求解,提出了一种缺陷检测信号的解析计算方法。首先分析了缺陷检测信号谐波系数随缺陷尺寸变化的规律,而后根据电磁波反射与折射理论建立了圆台状差分传感器磁场解析模型,并根据谐波系数随缺陷尺寸变化的规律得到了任意缺陷检测信号傅里叶变换系数的通用表达式,最后经傅里叶反变换得到了任意缺陷的时域差分检测信号。通过实验对所提算法进行了验证,结果表明:该算法可准确求得圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号,且具有较快的计算速度。     

镍过敏的危害与无镍高氮奥氏体不锈钢(二)

正无镍高氮奥氏体不锈钢具有较高的力学性能、耐腐蚀性能和良好的生物相容性。在室温固溶态其抗拉强度和屈服强度显著提高,可达到传统AISI 200和300系列奥氏体不锈钢的2～4倍,且韧塑性仍可保持在较高的水平。由于无镍高氮奥氏体不锈钢的Kγ系数提高,晶粒尺寸的作用增大,使得其强度大大提高。同时因其形变的过程中不易诱发马氏体,更有利于保证材料的无磁性。由于高氮钢具有较高的力学和耐腐蚀性能,且具有价格便宜的优势,目前已开始替代含镍不锈钢     

奥氏体不锈钢涡流阵列C扫成像检测技术的仿真研究与应用

为了解探头设计参数对涡流阵列C扫成像效果的影响和涡流阵列C扫成像检测技术对奥氏体不锈钢材料典型缺陷定性能力,采用CIVA软件仿真方法建立奥氏体不锈钢试样上平底孔、刻槽试样的涡流阵列C扫模型,研究涡流阵列探头的设计参数如探头工作模式、线圈外径和阵列排数对涡流阵列C扫成像的影响,并通过试验分析了裂纹、圆形缺陷等典型表面开口缺陷的涡流阵列C扫成像特征。结果表明,对于涡流阵列探头,绝对发射-接收式工作模式对缺陷方向敏感,不利于涡流阵列C扫成像,而绝对桥式工作模式对缺陷不敏感,有利于涡流阵列C扫成像;涡流阵列探头的线圈外径越小,阵列排数越多,涡流阵列C扫成像的纵向分辨力越小,更有利于涡流阵列C扫成像;奥氏体不锈钢均匀表面对涡流阵列C扫成像技术干扰少,涡流阵列C扫成像技术能够反映表面开口缺陷形状特征,可在一定程度上对表面开口缺陷进行定性。