20~#钢不同晶粒度试件非线性超声特性实验研究

传统的线性超声检测技术对微观缺陷的检测不敏感,而非线性超声检测是利用信号的频域特征来进行缺陷判别,具有独特的优势。采用RAM-5000 SNAP非线性超声检测系统,对不同晶粒度20#钢试件进行非线性超声检测实验。通过测量不同试件在相同激励条件下的基波与二次谐波幅值,得到其相关非线性系数,分析材料不同晶粒度对非线性超声特性的影响。结果表明:随着材料晶粒度的增大,超声非线性效应增强,非线性系数值不断增加。因此,利用非线性系数可以表征材料微观晶粒度的变化情况,验证非线性超声检测技术在判别材料微观组织变化中的有效性。     

304奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的非线性超声表征

利用非线性超声检测技术并辅助于XRD与微观组织分析,探讨了在650℃经过2,6,10h敏化处理的304奥氏体不锈钢样品非线性超声特征参数的变化规律。结果表明:随着敏化时间的延长,归一化非线性系数单调增大;相比于固溶试样,经2,6,10h敏化处理后样品的归一化非线性系数分别增加28%,32%,43%,意味着以非线性系数表征304不锈钢的敏化度是可行的。分析认为:晶界析出碳化物(Cr23C6)与奥氏体基体产生的错配引发了局部应变场,干扰了超声波的传播;此外,随敏化时间延长,析出相的增加进一步加剧了超声波的畸变。     

基于应力波因子的金属材料表面塑性损伤检测

提出了一种基于应力波因子的金属材料表面塑性损伤检测方法。将AZ31镁铝合金试件加载到不同的拉伸载荷后,利用Ritec SNAP非线性超声测试系统激发和接收Rayleigh表面波,通过实验测试在不同载荷作用后基于应力波因子的声学非线性系数与应力的关系。研究结果表明,当加载应力接近材料的屈服极限时,基于应力波因子的声学非线性系数随着应力的增加明显增大,因此可以利用基于应力波因子的声学非线性系数对金属材料表面的塑性损伤进行非线性超声无损评价。     

激光增材制造合金钢力学性能超声纵波定量无损评价

目的研究采用超声无损检测方法定量评价激光增材制造合金钢的布氏硬度和抗拉强度。方法通过搭建高精度超声纵波声时测量系统,采用脉冲反射回波法测量不同热处理状态激光增材制造24CrNiMo合金钢标定试件的超声纵波传播声时,计算超声纵波声速;在考虑激光增材制造合金钢各向异性和成形界面对超声纵波传播特性影响的基础上,研究标定试件微观组织对超声纵波声速的影响,建立标定试件激光扫描方向布氏硬度、抗拉强度、微观组织与超声纵波声速之间的映射关系。结果建立了超声纵波评价硬度及抗拉强度的标定模型,并对标定模型预测误差进行验证,硬度及抗拉强度标定模型预测误差均小于10%,满足工程应用误差指标要求。结论采用超声纵波声速可以实现激光增材制造合金钢硬度及抗拉强度的定量评价与表征。     

超声冲击对TC4钛合金组织和性能的影响

对TC4钛合金试样表面进行超声冲击强化处理。利用维氏显微硬度仪测量冲击后沿截面方向硬度分布,利用扫描电子显微镜观察经超声冲击后组织变化,利用X射线衍射仪测定冲击后表层晶粒尺寸和微观应变。试验结果表明,经超声冲击后,TC4钛合金的组织和力学性能发生了显著变化。随着冲击功率的增大．显微硬度显著提高,表层晶粒细化并产生一定数值的微观应变。     

用超声声速仪测量球墨铸铁的球化率

1测量原理 超声波在材料中的传播速度受材料的组织结构和特性的影响。就铸件而言，铸造工艺和后续的热处理决定了铸件的微观结构，包括金相组织、石墨的形状、尺寸大小和分布状态。特别是石墨的形态明显影响铸铁的力学性能。同样．石墨的形态也明显影响超声波在铸件中的传播速度。因此．利用测量超声波声速就可以控制铸铁中石墨状态。     

Q235钢疲劳损伤的非线性Rayleigh波检测技术研究

该文采用非线性Rayleigh波检测方法,研究Q235钢拉伸疲劳损伤和腐蚀疲劳损伤的测试与评价过程;搭建非线性Rayleigh波检测系统,分别在不同拉伸频率的循环拉伸载荷和腐蚀疲劳载荷下,采集非线性声波时域信号并进行频谱分析,测量非线性系数随加载载荷周期数的变化趋势,并分析拉伸频率和腐蚀环境对非线性系数的影响。实验结果表明:Q235钢试件的超声非线性系数与疲劳周数具有一定的单调递增关系,超声非线性系数可以用来表征材料的表面疲劳损伤程度;拉伸频率对试件的疲劳损伤影响小,不同频率拉伸疲劳下,钢材的非线性系数相差不大;腐蚀环境会加剧试件的疲劳损伤程度,在腐蚀疲劳载荷下,非线性系数会增大。实验结果可为研究Q235钢拉伸疲劳损伤和腐蚀疲劳损伤的测试与评价过程提供一定的指导。     

SiCp/AZ91D镁基复合材料中SiCp颗粒分散情况的无损检测方法

SiC_p/AZ91D镁基复合材料在航空航天领域应用较为广泛，但由于国内外对于超声波检测方法研究SiC_p/AZ91D镁基复合材料中SiC_p颗粒分布情况鲜见报道。本工作通过挤压铸造法，制备体积分数分别为0%,2%,4%和6%的SiC_p颗粒增强镁基复合材料。为了研究复合材料中颗粒分布情况，本工作采用超声声速法、超声衰减法、超声波特征扫描成像检测及非线性超声检测方法对SiC_p颗粒分散性进行研究。探索各种声学参量随SiC_p体积分数的变化关系及不同的检测方法对SiC_p颗粒分布情况检测能力的差异，并进行实验验证。结果表明：超声特征扫描检测及超声速度法能够定量检测SiC_p宏观团聚，超声衰减法对表征微观团聚和宏观团聚都能达到一个很好的效果，非线性超声检测方法对于检测SiC_p微观团聚更为敏感，颗粒不均匀时对力学性能影响最为突出，抗拉强度大大降低。     

HP40Nb合金钢高温劣化的非线性超声评价

耐高温合金材料在服役过程中会发生高温劣化,主要表现为微观组织结构的变化,从而导致在其中传播的超声波能产生显著的高次谐波.针对HP40Nb合金钢材料高温劣化的检测及评价,提出采用归一化超声纵波非线性参量来表征材料的高温损伤状态.对HP40Nb损伤试样进行了非线性超声信号的测量结果显示,归一化超声纵波的非线性参量随着材料高温加载时间呈现出显著的上升-平稳-下降趋势.对材料微观组织演化过程进行了扫描电镜(SEM)的观察和分析,结果表明,超声非线性参量在早期阶段的上升与HP40Nb材料高温加载过程中η相等第二相的析出和聚集密切相关;其在后期阶段的下降归因于析出相的减少和脱落以及微孔洞的产生.由此可见,非线性超声对HP40Nb材料高温劣化后微观组织的变化非常敏感.     

高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究

对高强度镀锌钢丝的扭转性能和拉拔钢丝的力学性能及微观组织进行研究。力学性能分析表明:扭转性能好的拉拔钢丝的强度和塑性相比扭转性能差的拉拔钢丝无较大差别,然而扭转性能好的拉拔钢丝表面显微硬度比扭转性能差的拉拔钢丝低,波动相对也较平稳。微观组织研究表明:扭转性能差的拉拔钢丝表层组织无半脱碳是其表面硬度较高的主要原因。     

表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。     

超声滚压对高速激光熔覆GH5188高温合金涂层组织和力学性能的影响

目的 为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站研究超声滚压作用下GH5188涂层的微观形貌、相组成、显微硬度、高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。结果 超声滚压后,GH5188涂层表面达到镜面效果,与未滚压相比,粗糙度下降58%;制备出厚度为18 μm的纳米晶层;与H13基体相比,未滚压的涂层表面显微硬度提高21%,超声滚压后的涂层表面显微硬度提高70%;与H13基体相比,未滚压的涂层耐磨性提高69%,超声滚压后的涂层耐磨性提高81%;电化学测试结果表明,与H13基体相比,未滚压的涂层耐腐蚀性提高12%,超声滚压后的涂层耐腐蚀性提高17%。结论 超声滚压后的涂层表层组织位错密度和晶界增加,获得了纳米晶层,有效改善了GH5188涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性等力学性能。     

球墨铸铁的等离子束表面强化研究

利用等离子束对球墨铸铁进行表面熔凝和表面合金化强化处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度计、电化学工作站和磨损试验机等设备对强化层的组织、性能进行测试。结果表明:等离子束表面强化处理后,球墨铸铁表面石墨相完全消失,形成的改性层显微组织主要是枝晶结构;改性层的硬度最高值出现在次表层,熔凝层的最高硬度为1243HV0.1,合金化层的最高硬度达1343HV0.1;熔凝层和合金化层的耐蚀性和耐磨性相对于基体来说有很大的提高,并且由于合金化层具有更多的碳化物,组织更加致密均匀,其耐蚀性和耐磨性明显好于熔凝层。     

基于电磁超声的塑性损伤铝材抗拉强度预测

针对电磁超声信号信噪比低这一问题,在利用相对非线性系数预测抗拉强度的同时引入应力三轴度来提升塑性损伤试件抗拉强度预测的准确性.建立了电磁超声非线性检测塑性损伤试件的有限元三维仿真模型,计算两个特征参量:应力三轴度和相对非线性系数,研究试件的内部应力状态特征和电磁超声检测信号的频谱特征.仿真分析结果表明这两个特征参量敏感...     

脉冲反转技术在金属疲劳损伤非线性超声检测中的应用

材料性能退化总是伴随着某种形式的材料非线性力学行为,从而引起超声波传播的非线性,即高频谐波的产生。研究了利用脉冲反转技术测量金属材料超声学非线性系数的实验方法和信号处理算法,发展了一套可靠的测试实验系统,在相同条件下测量了同一试样在不同输入电压下的二次谐波和基波幅度,二次谐波幅度和基波幅度的平方近似成线性关系,表明实验系统是可靠的。利用该系统进行了一组LY12铝合金疲劳试样非线性超声检测实验。实验结果表明,超声非线性系数可以表征镁合金的疲劳早期退化,脉冲反转技术能够有效提取二次谐波时域信号,增强二次谐波的幅度,抑制主要由实验系统所产生的奇次谐波分量,为材料和结构早期力学性能退化的无损检测和评价提供一种有效的方法。     

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢析出沉淀相的非线性超声检测

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在不同时效温度处理下,其力学性能具有较大差异。针对此类问题,提出采用非线性超声检测技术对不同时效温度处理下的该不锈钢试件进行检测,通过测量不同时效温度试件的超声非线性系数β,得到了β随着时效温度升高,整体呈上升趋势。进一步,微观观察结果显示,时效处理后该钢内部微结构变化主要为沉淀相的析出与长大,且随着时效温度升高,沉淀相的析出量是不断增大的。分析认为:该钢在时效处理后沉淀相的析出量是超声非线性系数变化的主要原因,利用非线性超声检测技术可对该钢内部析出的沉淀相变化进行检测。     

超声冲击诱发表面纳米化及其对表面完整性的影响

采用不同超声冲击参数处理SMA490BW钢,研究了冲击后试样在低、高倍下的微观组织特征、残余应力及硬度分布等表面完整性能的变化。实验结果表明,经过超声冲击表面处理后,样品表面层晶粒细化为纳米晶,平均晶粒尺寸约为30nm;并在试样表层引入残余压应力,数值最大约为255.5MPa;超声冲击对SMA490BW钢表面能够起到明显的强化作用,与未经处理的试样相比,处理后试样表面硬度最大提高了约66.7%。超声冲击强化处理改善SMA490BW钢的表面完整性的效果与冲击电流、冲击时间之间的关系不遵循单调变化规律,超声冲击参数为20min/1.5A时,试样具有较好的表面完整性,冲击影响层深度约为320μm。     

超声导波混频表征和定位早期局部损伤的研究进展

超声导波具有远距离传输的特性，能够快速、有效地大范围检出薄板中的损伤或缺陷。非线性超声导波相较于传统超声导波，主要研究基波与材料中微观组织演化相互作用而产生的高阶谐波，对尺寸远小于基波波长的损伤或缺陷比较敏感。其中，超声导波的二次谐波相对容易激发，已被用于定量评估早期损伤。但是，超声导波的二次谐波容易受到测量系统非线性的干扰，并且无法定位材料中的局部损伤。超声导波混频在频率、模式、传播方向的选择上具有一定的灵活性，克服了二次谐波的缺点。目前，超声导波混频在理论、模拟和实验上取得了一定的进展，已被用于表征和定位金属材料中处于早期阶段的疲劳、热老化、微裂纹、冲击损伤和局部塑性变形等。高频段超声导波混频、兰姆波相向混频和非共线混频中差频谐波或和频谐波的传播性，以及更多类型损伤的定位和表征仍有待进一步研究。     

自由体积理论下液体声速、声速系数及非线性声参量B/A的研究

用液体自由体积理论研究了有机液体的声速、声速系数及非线性声参量与分子结构和分子势能的关系。结果表明分子间的作用力是影响声速、声速系数及非线性声参量的主要原因。同时非线性声参量Ｂ／Ａ也体现了液体分子结构方面的信息。本文有助于对自由体积理论下液体状态方程的进一步研究。为揭示声速及其相关特性与微观机制的关系并为其定量计算作了有益的探索。     

典型金属材料高温蠕变剩余寿命评价方法

高温蠕变是影响金属结构失效的主要原因之一,而对金属材料高温蠕变寿命的评价则是工业安全生产的重要组成部分.文章介绍三类常用的蠕变寿命评价方法:持久强度实验外推法,微观组织分析法,超声波测定法,并对其原理、表征参数、国内外的研究进展、优缺点等方面进行了总结,认为综合运用这三类方法对高温蠕变状态评价及剩余寿命预测是当前采用的主要方式.最后,通过分析与比较,指出了非线性超声技术具有灵敏度高、在线无损检测等优点,是高温蠕变评价未来发展的重要方向.