[发明专利]测定金属和合金的近表层内的结构相不均匀性的方法

说明书

本发明属于材料缺陷试验法，该方法可以应用在机械制造，航空，运输，微电子，金属加工和其它技术领域，以便检测出金属和合金表层内的结构相的不均匀性，以及测定出这一不均匀性的特征数据。

对金属和合金的无损检测的涡流一热电偶检测，X射线照相检测、毛细管显微控制、声学显微检测和光学显微检测等方法及其所有的变换装置是现代无损检测技术领域专业人员所熟知的。已有的这些方法能测定出金属和合金表面或内部的不均匀性（微裂纹，气孔，夹杂物等等）以及进行定量分析评估（Gus′，A.N.等编辑Gus′，A.N..Kiew，Naukova    dumka，1981，第5-58及115-145页）。

但是已有的方法和装置却不能测定出在金属和合金表面下5-10μ深处的表层内的结构相的不均匀性，也就是说，不均匀性表征了承载的金属和合金零件上表面损坏之前所呈现的状态在从前的诊断中不能预报这些零件缺陷的状态。

一种相关的测定在金属和合金表近层内结构相的不均匀性的公知方法是用声波探测待检查的表面，测量出反射的声信号的强度，然后同已预先给定的阀值的强度相比较，并且记录就这个表明现存的不均性的特征超过的阀值强度（参见“无损伤试验”第5卷，卷2中“声学检测方法”实习用书/I.N.Briolov及M，Vyss.skola，1991年第5页）。

上述方法不能精细地探测直至金属和合金10μ厚度表层内由晶格的微应变引起的不均匀性。由于在金属或合金内声信号的阻尼系数增至很大，而使声信号的振动传播的路程减小，因而该方法不可能实现上述要求。

此外，还有一种检查金属和合金表面层内不均匀性的装置，它包括超声波发射器反射信号的接收器，反射信号的强度分析器，阀元件和指示器（参见苏联1260851号发明人证书MKIGOI    1986年4月29日）。

与前述的方法一样，该装置在探测浓度和识别不均匀性的大小方面均有局限性。

更相关的现有技术是已申请专利的一种确认金属和合金的表层内结构相的不均匀性特征数据的方法，及其有关的实用转换装置（“材料缺陷试验法”，1987年第9其第45-52页）。

上述的这个方法包括，屏蔽那个受外加激励的待检查的表面。用离子射线束对那个屏蔽的表面进行辐射，测出势垒的接触电位差，根据该电位差值判断所述不均匀性。

实现这一方法的装置包括一个带有屏蔽罩的测量电极和位于两者之间的屏蔽网，一个位于屏蔽罩下面的离子的射线源和一个指示器。

由于公知的测定不均匀性特征数据的方法及其所用的变换装置存在一系列的缺点，因而使其不能在承载零件表面破坏之前提供关于组成这些零件的金属或合金的表面和表近层内的结构相不均匀性方面的有用信息。

本发明的方法用于测定金属和合金的近表层中结构相的不均匀性特征数据，通过一个装置完成其所需的变换，从而保证检测不均匀性（缺陷）时具有高可靠性，并且对深度从5至10μ的表面层内的不均匀性特征数据给出一个准确的定量的评价。

为达到上述目的，屏蔽受外加激励的待检测表面，这个激励作用可以引起该待测表面发射电荷;用离子源辐射已屏蔽的表面，在待检测表面上任选的n个区域内的电流载流子电荷的浓度由固有的发射和次级发射（由辐射引起的）决定;使测量电荷浓度的实际值转换成同待检测表面的区域总数相对应的n个局部信号可以获得不均匀性的特征数据;这里的n≥2。

通过使对屏蔽表面的辐射过程和电流载流子电荷浓度的测量稳定化，以及在该方法中增加了一个作用于辐射范围和测量范围的电场，该电场的强度同所接收的那些局部信号的算术平均值成正比例，从而提高了本方法的识别金属和合金表层内不均匀性的可靠性和测定不均匀特征数据的精确性。

由于对要检查的表面的屏蔽，对其有关的辐射和测量在发射流中的电荷浓度都是根据一个预定的程序在对待检查的表面扫描过程中实现的。

而使测定的准确性和精度提高，过程的持续时间缩短。

不均匀性特征数据可以根据各种不同的方式来确定，特别是通过将“n”个局部电信号转变成一个色码，继而通过所收到的色彩标度的显示，将其颜色分量与预先给定的值加以比较后确定该特征数据。

不均匀性的特征数据也可以按下述方式测定：将“n”个局部电信号中的任一个与一个经过计算出的预定的值Uoi（t，△a）相比较，该值是代表在从查的表面的可能存在的不均匀性的特征值，然后根据比较的结果推断出差异信号的最小值：

minδε＝δUki（t，△a）-δU′vi（t，△a）