[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

说明书

本发明是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，属于无损检测技术领域。本发明采用水浸自动C扫描检测技术进行数据采集，测量精度高、重复性好，克服了传统的接触法检测自动化程度低、易受人为因素影响的缺点；可实现被检对象表面100％检测，检测结果直观且便于存储，不但能够测量出被检对象上任意位置的增强体含量，还可在二维彩色声速成像图上直接观察到不同区域的增强体分布均匀性。本发明采用常规水浸超声C扫描检测系统结合简单的数据处理即可实现声速的二维成像，从而测量出增强体含量，不要求检测系统本身具备声速成像功能，因而对于检测设备要求不高，可操作性好，并且测量速度快，有效降低时间和经济成本。

技术领域

本发明是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，属于无损检测技术领域。

背景技术

作为一种新兴的高性能材料，随着生产工艺的逐渐成熟，颗粒增强金属基复合材料被越来越广泛地应用于航空航天及其它领域。由于粉末冶金工艺的特点，颗粒增强金属基复合材料的性能受加工过程影响较大，材料内部常常出现孔洞、裂纹、夹杂、增强颗粒分布不均匀等缺陷，从而导致制件组织和性能不均匀，产生应力集中和局部塑性，同时还会影响材料的延展性和断裂韧性，出现的颗粒团聚还将成为疲劳裂纹萌生源，降低疲劳寿命，因此有必要对其进行严格的检测和质量控制。目前，通常采用密度法及电导率法进行增强体含量及均匀性的评价，但现有方法仍存在一些局限性。例如，密度法的结果显示不直观，无法得到局部区域的增强体分布信息；电导率法受表面状态、提离效应等因素影响大。因此，对于颗粒增强金属基复合材料增强体含量及分布均匀性无损评价方法的需求越来越强烈。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种颗粒增强金属基复合材料增强体含量无损测量方法，本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

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、锻造以及其它后处理步骤，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、水浸探头、被检对象、水槽、自动扫描器以及计算机，所选水浸探头为纵波直探头；

(2.2)对比试块扫查

将水浸探头通过同轴电缆连接至超声波探伤仪的发射/接收端口，保持水浸探头表面与对比试块上表面的距离保持不变，且水浸探头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，利用自动扫描器带动水浸探头进行平面扫查，记录水浸探头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