超声声速无损评定304不锈钢晶粒尺寸

用A型脉冲超声纵波对不同晶粒尺寸的304不锈钢进行超声声速测量,建立纵波声速和晶粒尺寸之间的关系.结果表明,奥氏体不锈钢晶粒尺寸随着保温时间的延长或固溶温度的提高而长大,水冷条件下的纵波声速呈指数衰减趋势,空冷条件下的纵波声速呈线性衰减趋势.     

固溶温度对GH4169微观组织形貌及超声特性的影响

对不同固溶温度的GH4169合金试样,进行了微观组织形貌观察,提取了晶粒尺寸、形状特征参数。采用纵波回波法和共线穿透法进行超声检测和非线性超声检测,计算合金的超声特性参数。提取的超声特性参数包括:衰减系数、声速、相对非线性系数、背散射信号(位于一次底波和二次底波之间)经验模态分解后固有模态函数的平均功率和波形指数。超声-微观结构参数对比分析的结果表明,通过衰减系数、声速、非线性系数可有效识别相变,衰减系数对晶粒尺寸波动敏感,随晶粒粗化而增大;所提取的固有模态函数平均功率和波形维数都可以对晶粒尺寸进行评价,但尚难以用于表征晶粒纵横比。     

奥氏体不锈钢平均晶粒尺寸的超声评价技术

采用超声纵波声速评价奥氏体不锈钢昌粒尺寸,建立了超声纵波声速与平均晶粒尺寸的关系式,其平均晶粒尺寸与超声速线性相关,并分析了声速测量误差。     

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。     

高温合金晶粒尺寸的超声评价方法及检测装置

针对超声声速、衰减系数、非线性系数等特征参数表征GH4169晶粒尺寸存在检测误差较大的问题，以指数函数为映射函数，将多个超声特征参数归一化后融合构造出新的特征参数，建立以平均绝对误差最小为优化目标的优化问题，并结合遗传算法进行求解，从而确定最优超声多参数评价模型，开发实时超声检测与晶粒尺寸评价相结合的检测装置并进行实验验证。结果表明，所构建的超声多参数评价误差小、单调性好；超声检测装置在已知模型的基础上，可对实时采集的超声A扫信号进行特征提取并计算检测位置的平均晶粒尺寸。     

铁素体不锈钢晶粒度的非线性超声表征

利用非线性超声检测技术,测量了不同晶粒尺寸铁素体不锈钢的非线性参数,并与传统线性超声技术的评估结果进行了比较。结果表明,随着铁素体不锈钢晶粒尺寸的增大,声速变化并不明显,相对变化量为1.89%,衰减系数的相对变化量也只有5.65%,而非线性参数随晶粒尺寸的增加而持续减小,这是由于声波在材料内的传播过程中,其非线性效应很大一部分产生在晶界等不连续处,随着晶粒尺寸的增大,晶界面积减小,非线性效应减弱。     

面向晶粒尺寸的超声多尺度衰减评价方法

用小波变换获取超声波能量的时间-尺度分布,研究衰减系数随尺度的分布规律,定义加权的超声多尺度衰减系数,结合粒子群算法设计的最优尺度组合及其归一化权重分配策略,建立晶粒尺寸的超声多尺度衰减评价模型.选用304不锈钢进行实验,其衰减系数-尺度分布图表明超声波在小尺度下衰减迅速,体现了高散射材料中衰减的频率特征;而随着试样晶粒尺寸增大,整个尺度范围内的衰减都明显加剧.实验结果显示,声速法、传统衰减法与本方法的最大系统误差分别是+12.57%,+5.85%和-1.33%.对金相法测得平均晶粒尺寸为103.5 mm的验证试样用3种方法进行评价,结果分别为(110.4±7.8),(98.2±6.6)和(101.7±3.9)mm.本方法不仅可降低系统误差,且随机误差也被小波变换的恒Q滤波特性有效抑制.     

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。     

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。     

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。     

304不锈钢晶粒散射特性的超声检测分析

研究了304不锈钢不同热处理状态下晶粒尺寸对超声声速的影响。对同厚度钢和不锈钢的一次回波、二次回波和两者间的信号进行了频谱特性分析。结果表明,超声波在不锈钢中传播时,晶粒越大,声速越高;不锈钢的一次回波、二次回波及两者间的信号均在回波信号频带范围内,随晶粒度增加频率降低,散射作用增强。     

Inconel 625大型厚壁管挤压动态再结晶演化规律仿真（英文）

基于DEFORM-2D有限元平台,建立能准确预测Inconel 625大型厚壁管挤压过程宏、微观变形行为的有限元模型。揭示关键挤压参数对挤压管动态再结晶平均晶粒尺寸及晶粒分布均匀性的影响规律。研究结果表明,随着坯料初始温度、挤压速度和摩擦因数的增加,管材晶粒分布均匀性呈先增加后降低的趋势;增大挤压比能提高管材组织均匀性;随着坯料初始温度的升高,管材平均晶粒尺寸呈先减小后增大的趋势;挤压比的增大能显著减小管材平均晶粒尺寸;挤压速度和摩擦因数对管材平均晶粒尺寸的影响不明显。     

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。     

国内外超声检测标准关于对比试块声学性能规定的比较

通过对比国内外超声检测标准关于对比试块声学性能的规定,认为用声速和超声衰减表征材料的声学性能比较合适;介绍了对比试块和被检工件声速、材质衰减系数的测定方法,并分别测试钢板轧制方向和垂直于轧制方向的声速、材料衰减系数,测试结果表明常用钢板中的各向异性对声速、衰减系数的影响不大,对缺陷定位和定量的影响可以忽略。因此,综合分析认为,用合适的声速和衰减系数指标来判定对比试块与被检工件声学性能的近似性比较合理。     

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。     

In718晶粒尺寸对超声背散射信号的影响及其无损评价方法

制备晶粒尺寸不同的In718合金试样,采用经验模态分解(EMD)研究超声背散射信号的时频域特征,分析晶粒尺寸对不同频段固有模态函数(IMF)的影响,并探求各IMF信号的功率与晶粒尺寸之间的相关性.结果表明,原始背散射信号和IMF1信号的频带宽受晶粒尺寸变化影响均不显著;IMF2信号频域分布较为集中,峰值频率的幅值随晶粒的增大而增大,其功率与晶粒尺寸相关系数达0.995,显著高于其它模态,EMD过程实质上滤除了与晶粒尺寸无关的成分.以充分反映晶粒散射强度的IMF2成分作为晶粒尺寸评价的特征信号,建立面向In718晶粒尺寸的超声背散射EMD评价模型.晶粒尺寸实测结果显示,本方法的灵敏度是传统背散射法的3.7倍;对2个验证试样的评价误差分别为-3.72%和2.87%,精度显著高于声速法;与衰减法相比,本方法无需厚度信息,评价结果不受测厚误差的影响;此外,相比于金相法具有效率高及无需破坏待测件的优势.     

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。     

超声处理对7050铝合金凝固组织晶粒细化影响

研究了功率超声对7050铝合金凝固组织晶粒细化规律。实验结果表明,功率超声施振对7050凝固组织有显著细化作用,并随施振功率的增大,晶粒细化效果增强。但超声施振功率增大到一定程度后,晶粒细化效果不再明显。在铝熔体凝固过程的不同温度区间施加超声振动,温度过高、过低都会减弱细化效果,超声最佳施振温度区间为760～660℃。施振功率为240W时平均晶粒尺寸可达67μm。对平均晶粒尺寸与超声功率分析表明:超声施振功率与细化晶粒尺寸近似满足负指数递减关系,这为超声细晶技术在工业应用方面提供了实验依据。     

增材制造高温合金的相控阵超声检测

为了实现增材制造产品内部缺陷的有效检出,选取增材制造中激光选区熔化成型技术制造的GH3536合金为研究对象,测定了超声沿声束入射面的声速、衰减系数及主频偏移,然后通过优化聚焦法则实现了不同尺寸平底孔的有效检出,并对某典型结构件开展了实际检测,结果表明,相控阵超声检测能够实现材料内部缺陷的有效检出及定位.     

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。