[发明专利]颗粒增强金属基复合材料中增强体含量的无损测量方法

权利要求书

1.一种颗粒增强金属基复合材料中增强体含量的无损测量方法，其特征在于：该方法的步骤是：

(1)对比试块的制作

(1.1)不同增强体含量复合材料坯料的制作

采用粉末冶金工艺，选取与被检对象牌号和粒径相同的增强体及基体粉末，精确称重后制作增强体含量梯度分布的一组不少于3种金属基复合材料的坯料，坯料制作包括雾化制粉，粉末的混合、球磨、烘干、筛分，装包套、除气，热等静压、锻造，除粉末配比不同外，坯料的制作工艺与被检对象完全相同；

(1.2)对比试块用料的选取

采用纵波直入射水浸超声C扫描检测技术，对不同粉末金属基复合材料的坯料进行内部缺陷检测，选取无任何高于噪声信号回波显示的区域用于对比试块的制作，经机械加工得到具有平行表面，且厚度及表面粗糙度相同的一组试块，每个试块的尺寸不小于20×20×10mm；

(2)关系曲线的建立

(2.1)仪器选择

采用脉冲回波式水浸超声C扫描检测系统进行对比试块的扫查，该检测系统包括超声波探伤仪(1)、水浸探头(2)、被检对象(3)、水槽(4)、自动扫描器(5)以及计算机(6)，所选水浸探头为纵波直探头；

(2.2)对比试块扫查

将水浸探头(2)通过同轴电缆连接至超声波探伤仪(1)的发射/接收端口，保持水浸探头(2)表面与对比试块上表面的距离保持不变，且水浸探头(2)与对比试块保持垂直；

输入一个与对比试块相对应的声速V₀到超声波探伤仪(1)，利用自动扫描器(5)带动水浸探头进行平面扫查，记录水浸探头(2)在扫查过程中所有位置处收到的第1次底波和第2次底波起始位置的厚度差S_Δ，则对比试块各位置的超声波波速其中S_实为对比试块的实测厚度；

(2.3)声速成像

将各测量位置的坐标形成一个二维位置矩阵，将各位置的声速V中的最大值定义为255，最小值定义为0，划分为256级，每一级对应一个色彩值，将色彩值填充到相应的位置矩阵中，绘制出二维彩色声速成像图；

(2.4)关系曲线建立

将各试块绘制出二维彩色声速成像图，由所述二维彩色声速成像图测得对比试块的声速值，以声速为纵坐标，标称增强体含量为横坐标绘图，得到标称增强体含量与超声波声速之间的关系；

(3)关系曲线的修正

(3.1)增强体含量的金相统计

在所述对比试块上切取观察面不小于10mm²的一组增强体含量不同的复合材料制作金相样品，按照GB/T 32496-2016的方法，统计得到对比试块的实际增强体含量；

(3.2)关系曲线修正

以对比试块的声速为纵坐标，统计得到的实际增强体含量为横坐标重新绘图，从而修正增强体含量标称值与实际值的差异带来的误差，对图中数据进行B样条曲线拟合，得到实际增强体含量与超声波声速之间的关系曲线；

(4)被检对象的测量

采用与步骤(2)所述完全相同的仪器和检测参数对被检对象进行扫查，得到被检对象的二维彩色声速成像图，由二维彩色声速成像图测得被检对象声速值，利用(3.2)中已建立的实际增强体含量与超声波声速之间的关系曲线，反推得到被检对象上任意位置的增强体含量。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒增强金属基复合材料中增强体含量的无损测量方法，其特征在于：所选水浸探头为纵波直探头，探头频率5～15MHz，晶片直径6～13mm。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒增强金属基复合材料中增强体含量的无损测量方法，其特征在于：所述水浸探头表面距对比试块上表面的距离为50～100mm不变。