[发明专利]金属复合材料超声波测厚方法及层间界面在超声波测厚中的应用

说明书

本发明是针对现有技术中无法测量金属复合材料的各层金属的厚度也无法精确测量金属复合材料整体厚度的问题，提供一种金属复合材料超声波测厚方法，此方法将复合材料的相邻材料之间的层间夹杂的界面物质作为两种金属材料的层间界面，以该层间界面的反射波作为测量时的界面反射波记录超声波的传播时间，而后依据该层间界面的回波时间计算各层材料的厚度，各层材料的厚度求和得到金属复合材料的总厚度，采用此方法可得到各层材料的厚度和金属复合材料的总厚度。

技术领域

本发明涉及金属复合材料厚度测量技术领域，特别涉及一种金属复合材料超声波测厚方法及层间界面在超声波测厚中的应用。

背景技术

金属复合材料主要是以碳钢板为基层，抗腐蚀钢板为复层，通过爆炸复合或轧制复合使碳钢和抗腐蚀钢板形成牢固的冶金结合而制成的一种金属复合钢板，其基层主要起承压作用，复层主要起抗腐蚀作用。爆炸金属复合材料分为双层金属复合材料、三层金属复合材料，以双层金属复合材料为主，在市场上所占的比例为95％以上。目前，双层金属复合材料按复层材料的不同大致分成以下四类：一类为不锈钢-钢复合板(如S31603+Q345R)，第二类为镍-钢复合板(如Ni6+Q345R)复合材料，三类为钛-钢复合板(如TA2+Q345R)，第四类为铜-钢复合板(如T2+Q345R)。目前采用如下工艺形成爆炸金属复合材料，在基层金属上方安放复层金属，二者之间有一定间隙，在复层金属上表面安放炸药，在亚声速爆轰压力的作用下，复层金属被加速到每秒数百米的速度，并与基层金属产生高速倾斜碰撞，其碰撞压力高达数千兆帕。由于碰撞表面塑化，产生金属射流，清除表面膜，从而使碰撞点后面的基复层金属在高压和塑型流动作用下实现冶金结合。尽管随着大家对于复合材料的研究越来越深入，发现在进行复合材料的加工时，由于不同的材料的表面不可能做到处理的绝对干净，总是会有少量杂质存在，如灰尘、铁锈、污物等。这些杂质在进行材料复合加工时会形成一层薄薄的界面物质，但因为该界面物质的厚度相比于材料本身非常薄，在测量厚度时均将其看做一个没有厚度的界面，该界面会反射回来有少量声波。在业界，将是否能发现层间界面反射波，作为判断金属复合材料是否合格的标准，当在一定灵敏度下能发现一定幅度的层间界面反射波时，则认为该金属复合材料存在缺陷，是不合格的产品。由于合格产品，界面反射波比较微弱，所以业界一直无法有效利用此界面。

在对复合材料的检验过程中需要准确测定复合材料中每种材质的厚度和复合材料整体的厚度。在单层材料的测量中，目前常采用超声波无损厚度测量仪测量板材的厚度，超声波无损厚度测量是利用超声波在材料底面的反射，根据计算公式计算材料厚度，其中c为声波在材料中传播的速度，对特定材料而言这一数值是确定的且可测的，t为声波在材料中的传播时间，市面上有大量应用此原理制造的超声波厚度测量仪。采用此种超声波厚度测量仪测量复合材料时，超声波在两种材料中传导声速不一样，因此无法准确测量复合材料的厚度，又由于有些复合板材是由超声波声速差别比较小的基层和复层两种板材复合而成，层间界面所形成的反射波不易观测，因此，无法通过现有的测量仪测量各层材料的厚度，从而也就不能测量整体板材的厚度。利用现有的超声波厚度测量仪和测厚方法对金属复合材料进行厚度测量时，不能反映单层材料的厚度，而且在测量时还会因为超声波在不同材料中传导声速不一样，超声波在复合材料中的平均声速无法确定，而造成测量的厚度不准确的情况。所以目前并不以超声波厚度测量的方式对金属复合材料进行精确的厚度测量，而依靠传统的卡尺或千分尺测量边部厚度，但是这样虽然能够保证边部厚度的精确度，却无法测量材料的中间位置，对于材料整体厚度的测量精确度无益，更加无法测量每层金属的厚度，对于金属复合材料的生产者和使用者来说都是十分不便的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术无法测量金属复合材料的各层金属的厚度也无法精确测量金属复合材料整体厚度的问题，提供一种金属复合材料超声波测厚方法，采用此方法可得到各层材料的厚度和金属复合材料的总厚度。

本发明另一个目的是提供金属复合材料层间界面在超声波测厚中的应用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：