金属基复合材料超声无损检测及评价技术的发展
金属基复合材料同时具有金属的性能
(塑性和韧性)
和陶瓷的优点
(高强度和高
刚度?/p>
,如硼或碳化硅增强的铝或钛在性能上比基体材料均有明显的改善,除比
强度、比刚度和工作温度提高外,还具有耐磨损、抗老化、不吸湿、不放气、尺
寸稳定等特点,它在工业中的应用有利于提高零件强度,减轻产品重量。从
20
世纪
60
年代开始,
金属基复合材料就受到了广泛的关注?/p>
但由于制造工艺复杂,
成本较高,它主要被应用于航空航天领域?/p>
金属基复合材料通常采用铸锭冶金法或粉末冶金工艺制备?/p>
均有可能产生?/p>
强体分布不均匀等缺陷,
从而导致材料的性能下降或性能分散度大?/p>
传统的方?/p>
是通过金相照片观察材料的组织结构与形态,
从而确定材料是否包含缺陷,
或采
用力学性能试验机等仪器设备直接测量材料的机械性能?/p>
上述这些方法都必须破
坏试样,甚至造成材料无法使用,且存在操作复杂,费时费力,检测区域受限等
问题?/p>
严重限制了材料使用范围?/p>
因此?/p>
迫使人们开展金属基复合材料的无损检
测和评价方法的研究,以满足工程实际的需要?/p>
金属基复合材料的超声无损检?/p>
超声波检测技术在金属基复合材料方面的应用主要分为
2
类:
一是探测材?/p>
或构件中是否存在缺陷,并对缺陷的形状、大小、方位、取向、分布和内含物等
情况进行判断,即超声无损检测(
Ultrasonic
Non-destructive
Testing
?/p>
UNDT
?/p>
?/p>
二是借鉴有损测试手段获得的信息,
在材料的力学性能?/p>
微观结构与无损检测参
量之间建立相关联系,进而对材料进行评价,即超声无损评价?/p>
Ultrasonic
Non-destructive Evaluation
?/p>
UNDE
?/p>
?/p>
由于
UNDT
操作简单,成本较低,对人体无害,已被广泛应用于金属基复合材
料的检测?/p>
UNDT
检测的缺陷对象除裂纹?/p>
内孔等普通缺陷外?/p>
还包括增强体?/p>
聚等金属基复合材料特有的缺陷。利用聚焦探头进行超?/p>
C
扫描,可以获得存
在团聚、气孔等缺陷的分布图像?/p>
P.K.Liaw
在对粉末冶金工艺制造的
SiCp
增强
6013
铝合?/p>
(增强体体积百分比为
25%
?/p>
坯料进行无损检测中?/p>
首先使用
5MHz
聚焦探头对试样进行了超声
C
扫描成像,从图像中可以清晰地辨认?/p>
SiCp
的团
聚,
其中最小的团聚体直径为
1.6mm
?/p>
然后利用扫描电镜观察了对应位置的微观
结构形貌?/p>
验证?/p>
C
扫描结果的正确性?/p>
K.Lemster
在研?/p>
X38CrMoV5-1/Al2O3
金属基复合材料的机械性能时使用超?/p>
C
扫描对材料内部的均匀性和裂纹进行
了检测?/p>
国内魏勤等人利用超声
C
扫描?/p>
SiCp/Al
试样进行了检测,
可以清晰?/p>
看出材料中的团聚和孔洞?/p>
金属基复合材料的超声无损评价是通过可测的声学参量,
如声速?/p>
声衰减系
数、回波频率等对材料的弹性常数?/p>
SiCp
体积百分比含量、孔隙率等特征进?/p>
测量?/p>
从而对材料的力学性能?/p>
成分或微观结构等方面做出评价?/p>
在对材料进行