基于临界折射纵波法Q345C焊接接头残余应力检测

基于声弹性理论,采用临界折射纵波法测量12 mm厚Q345C钢对接接头残余应力,测试过程中采用频率2.5 MHz的一发一收探头,获得对接接头不同区域的残余应力分布状态。由于超声在传播过程中材料的微观组织尺寸和形貌会影响超声波的传播速度,通过对焊接接头不同区域分别进行标定,得到各个区域的应力系数K,提高了Q345C钢焊接接头残余应力测试的精度。通过修正焊接接头微观组织差异性对超声波声速的影响,促进临界折射纵波法测试残余应力的工程化应用。     

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。     

基于表面波的塑性变形电磁超声定量无损检测

电磁超声具有非接触、易于激发和接收表面波等优点,探讨了基于表面波的金属材料塑性变形电磁超声无损检测及定量方法。首先,建立了电磁超声有限元数值计算模型,开展了电磁超声表面波探头的优化设计,并在此基础上搭建了基于电磁超声表面波检测的塑性变形检测试验系统;其次,采用具有不同塑性变形的单轴和双轴拉伸不锈钢试件,分析了塑性变形的大小和方向与表面波传播速度之间的关系。最后,通过电磁超声系统测量表面波在两个正交方向的传播速度,实现了对不锈钢试件双轴塑性变形的定量无损检测。     

表面波天线与压电陶瓷换能器在超声导波信号接收中的效果比较

在一定条件下,超声导波检测试验中的压电陶瓷片可以作为一种表面波天线生成电磁波。将表面波天线技术应用于结构的超声导波检测,并将表面波天线接收信号与压电陶瓷片接收信号进行对比,两者完全吻合,表明表面波天线可以有效接收到超声导波检测信号。同时,对表面波天线位置对接收信号的影响进行了试验研究,发现天线处于不同位置时,接收信号在时间轴上完全吻合,且当其与试件距离不变时,接收信号无明显变化,符合表面波的传播特性。     

低碳钢晶粒尺寸的超声无损评价技术

研究了超声纵波声速和低碳钢Q235平均晶粒直径的关系。通过热处理改变碳钢试件的晶粒尺寸。其结果表明，用5N14探头测得的纵波声速和晶粒直径之间有很好的线性关系；选择合适的超声波探头及频率测量超声纵波声速，能够无损地评价低碳钢的晶粒尺寸。     

复合材料孔隙率的超声检测衰减系数影响因素

针对复合材料孔隙率检测需求,研究超声检测参数和被检测材料本身对超声检测衰减系数的影响,间接推断出衰减幅度的影响因素。开展了检测频率、探头类型、检测水距、材料种类对复合材料声波衰减系数的影响试验。结果表明,检测频率越高衰减系数越大,探头声束宽度越大衰减系数越大,不同材料体系的声衰减系数不同。     

超声滚压对45钢微观组织和力学性能的影响

目的 提高45钢的表面完整性,研究超声表面滚压加工(Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP)技术对45钢微观梯度结构和力学性能的影响.方法 通过USRP技术,在材料表层制备出微观梯度结构,并对试样梯度结构组织进行金相、SEM、EBSD、表面粗糙度以及显微硬度分析.最后,考虑...     

特征参量选择对磁巴克豪森噪声评价材料硬度的影响

硬度是材料力学性能的重要指标之一,传统的压痕法测量方式会对材料产生破坏,因此硬度的无损评价成为该领域研究热点。针对合金钢表面硬度快速定量无损检测需求,设计6种不同热处理的24CrNiMo合金钢试件,采用磁巴克豪森噪声检测系统测量试件的无损检测信号,并提取3个不同的信号特征参量,分别建立不同评价参量与硬度之间的映射关系,得到3种硬度单参量评价模型,验证和对比单参量评价模型的相关系数和评价精度,分析模型存在问题和缺陷。为进一步提高合金钢硬度评价精度和可靠性,提出基于信号全量特征的多元评价参量,建立硬度多元参量评价模型,并对评价模型进行验证和对比分析。结果显示:基于卷积神经网络的多元参量评价模型效果好于单参量评价模型,其评价结果的平均误差为0.97%,最大误差为2.78%。研究成果为合金钢硬度快速定量无损检测提供了新方法,提高了评价精度、可靠性和稳定性。     

基于超声短时傅里叶变换的液压管路内油液压力测量方法研究

阐述一种利用超声波测量管路内油液压力的方法：使用专用调压设备向钢管中的液压油施加压力,利用中心频率4 MHz的宽带超声换能器在钢管外壁对管内的液压油进行探测并获取反射超声回波信号,然后利用短时傅里叶变换对不同压力下超声回波信号的时间-频率谱与相同压力下时间-幅值谱进行分析。结果表明：随着钢管内液压油承受压力的增加,超声声速变大,声衰减系数变大。对管路内油液压力与超声声速、声衰减系数的关系进行拟合后得到函数关系,可以通过测得的超声声速、声衰减系数反演得出液压油压力。     

横向应变对声双折射系数的影响分析

以时基延迟效应为基础的声弹法应力测量,对微小应变都非常敏感。整个加载过程中,横向微小应变引起的时间差会累积到声时检测设备中,给应力定量测量带来很大的误差。采用回振法对45号钢在拉伸和压缩状态下的声双折射现象进行了试验研究。在研究超声波垂直于应力传播过程中,建立了声时差与应力的关系模型,试验证明了该模型的正确性。利用声速与动弹模量及动泊松比之间的关系,引入了横向应变对声双折射系数的修正项。     

45#钢表面激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术研究

目的提高45#钢零件的表面硬度和润滑减摩性能。方法在45#钢试样表面进行激光淬火,研究激光功率和扫描速度对淬火表面淬硬层深度和宽度的影响,分析淬硬层不同区域的显微硬度和微观组织。利用二极管泵浦Nd:YAG激光加工机在45#钢光滑试样表面加工出具有一定分布规律的微凹坑织构,采用热压法向其中填入由MoS2、聚酰亚胺和石墨组成的复合固体润滑剂,并与未处理的光滑试样进行摩擦学性能对比。结果将激光织构与淬火技术有效融合,可以使45#钢表面硬度提高至835HV,摩擦系数减小约50%。结论激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术能够提高45#钢零件的表面硬度,减小摩擦系数,具有很好的工程应用前景。     

45钢等离子弧表面淬火技术的研究与应用

以45钢为典型材料，进行了等离子弧表面淬火技术工艺试验研究。分析了加热功率、扫描速度、喷嘴直径以及弧柱长度等因素对淬火硬度、淬火深度、相变区域的金相组织诸方面的影响规律，同时，对不同冷却方法的淬火效果进行了试验研究，从而确定了45钢等离子弧表面淬火的工艺方法。     

30CrMnSiA钢回火组织对超声信号影响的试验研究

30CrMnSiA钢具有较高的强度和良好的韧性,是重要的飞机结构受力部件,常在淬火后不同温度回火处理状态下使用。本研究取淬火态的30CrMnSiA钢在200~700 ℃进行回火,观察其金相组织,并使用超声检测方法对不同回火组织进行检测,分析超声波传播特征（纵波声速、声衰减系数、底波频移）与回火温度、组织变化之间的关系。结果表明:随回火温度提高,30CrMnSiA组织依次为回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体、铁素体+珠光体,硬度逐渐降低;受回火脆性的影响,在540~620 ℃回火得到的回火屈氏体超声检测特征参数值呈大幅度波动;其他回火组织进行超声检测时,随回火温度的升高,超声声速呈增大趋势,底波频移呈下降趋势。     

过丝辊激光表面淬火

用连续波CO2激光束对4Cr13不锈钢过丝辊进行激光表面淬火。研究了淬火层的显微组织及硬度分布，探讨了用激光表面淬火技术替代传统的热喷涂处理的可能性。结果表明，激光表面淬火硬化层的硬度和硬度深度均可达到甚至超过热喷涂涂层的硬度和硬度深化，用激光表面淬火技术替代传统的热喷涂对过丝辊进行表面强化处理是可行的。     

不锈钢增材制造件的激光超声表面波声速研究

利用激光超声技术对增材制造件进行无损检测具有重要的理论和应用价值.因此,针对不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造样品进行试验.利用激光超声在样品不同成型方向上测试,对表面波声速进行了表征.结果表明:不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造件的成型质量与表面波传播速度有着密切的关系,而且同一增材制造件在不同成型方...     

合金元素Mn、Cr对SWRCH45K钢组织和性能的影响

研究了Mn、Cr含量对SWRCH45K钢组织和性能的影响。试验钢的淬火温度为860 ℃,分别进行油冷和水冷,同时利用模拟软件对淬火后硬度进行模拟计算。试验结果表明,Mn、Cr含量提高导致试验钢的抗拉强度有所增加;油冷试验钢组织均为铁素体+屈氏体,心部组织中铁素体比例略高;水冷试验钢近表面处组织为马氏体+少量的屈氏体,心部组织中屈氏体随Mn、Cr含量增加而减少。油冷试验钢硬度沿直径方向上的变化较小,0.70%Mn-0.04%Cr试验钢硬度在22~24 HRC之间,且明显低于其它试验钢;水冷试验钢近表面处硬度差异较小,心部硬度下降明显。试验结果与模拟结果对比表明,试验钢近表面处硬度值与模拟结果具有较好相符性。     

铅合金熔滴冲击45钢冷基板与45钢表面熔池的对比试验

针对特殊装备领域传统钢/铅粘接结构中存在的粘接层易老化脱落、长期稳定性差的问题，提出一种熔滴沉积复合TIG焊(gas tungsten arc welding)电弧增材制造新工艺，用于制造钢/铅双金属结构。文中比较性地研究了铅合金熔滴冲击铺展45钢冷基板与45钢表面熔池后的凝固形貌，通过引入无量纲数研究了熔滴冲击速度、温度对熔滴铺展凝固形貌的影响规律，利用OM，LSCM，SEM，EDS，XRD以及显微硬度测试等方法与手段，分析了熔滴沉积复合TIG电弧增材制造钢/铅双金属试样的界面微观组织结构与显微硬度。结果表明，铅合金堆积层铺展因子随熔滴冲击速度的增加呈明显非线性增加；界面层金属间化合物主要为FeSb2和FeSn2，其厚度随电弧热输入的增加而增加；钢/铅界面处的显微硬度明显高于铅合金堆积层和45钢母材；界面层中心左侧的硬度值达到最大值，为785.3 HV，45钢一侧平均硬度为343.7 HV，铅合金一侧平均硬度为24.3 HV。     

In-situ monitoring of ultrasonic attenuation during rotating bending fatigue of carbon steel with electromagnetic acoustic resonance

Using electromagnetic acoustic resonance (EMAR), we studied the evolution of the surface-shear-wave attenuation and phase velocity during rotating bending fatigue of a 0.45% C steel. In the EMAR method, we used a magnetostrictively-coupled electromagnetic acoustic transducer (EMAT) for the contactless measurements of the axial shear wave that is a surface-shear wave, propagating in a cylinder-specimen circumference direction with the axial polarization. The attenuation coefficient always showed sharp peaks around 90% of the fatigue life, independent of the fatigue-stress amplitude. In addition to the ultrasonic measurements, we made crack-growth observations using replicas and measured recovery of attenuation and velocity after stopping the cyclic loading just before and after the peak. From these results, we concluded that the evolution of the ultrasonic properties is caused by a drastic change in dislocation mobility being accompanied by the crack growth.     

厚壁CCASS材料特性及其对超声检测的影响

对壁厚98 mm的离心铸造奥氏体不锈钢(Centrifugally Cast Austenitic Stainless Steel,CCASS)试样的纵波声速、衰减系数和幅度谱等声学特性进行了测试分析,并采用TRL相控阵探头进行扇形扫描和B扫描检测。结合试样的宏观、微观组织对实验结果进行了分析讨论。研究表明:试样晶粒粗大,内部组织存在分层,介质的非均质性明显,导致超声检测信号噪声水平高、幅度谱波动大,纵波声速和衰减系数在一定范围内变化,相控阵扇形扫查和B扫查成像效果较差。利用CIVA软件得到的模拟结果为解释上述实验现象提供了依据。