[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

摘要

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。

主权项

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(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，中间划分为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。