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原文传递一种用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块

专利名称：	一种用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块
摘要：	本发明的目的在于提供一种用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精确定量的模拟试块及其应用，用于检测铝基复合材料，所述模拟试块包括本体、平底孔和填充物，其中：所述本体呈等宽阶梯状，包括3个以上阶梯，且每个阶梯均设有孔径相同的平底孔，在中间的阶梯上并列设有三个平底孔，其中一个平底孔不填充材料，另两个平底孔分别填充不同的填充物，所述填充物分别为Al柱和SiCp/Al复合材料。该模拟试块对于SiCp/Al复合材料中特有的缺陷类型(SiCp团聚、偏析、Al线)检测效果良好。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院金属研究所
发明人：	李通;廉德良
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN202010069106.2
公开号：	CN111122713A
代理机构：	沈阳晨创科技专利代理有限责任公司
代理人：	张晨
分类号：	G01N29/30;G01N29/09;G01N29/44;G01N21/88;G;G01;G01N;G01N29;G01N21;G01N29/30;G01N29/09;G01N29/44;G01N21/88
申请人地址：	110015 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
主权项：	1.一种用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所述模拟试块包括本体、平底孔和填充物，其中：所述本体呈等宽阶梯状，包括3个以上阶梯，且每个阶梯均设有孔径相同的平底孔，在中间的阶梯上并列设有三个平底孔，其中一个平底孔不填充材料，另两个平底孔分别填充不同的填充物，所述填充物分别为Al柱和SiCp/Al复合材料。 2.按照权利要求1所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所有平底孔中心连线平行于所述本体的长度方向。 3.按照权利要求1所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所述填充物为SiCp/Al复合材料时，其所含颗粒体积分数高于本体材料10-50％。 4.按照权利要求1所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所述平底孔的孔径均为2mm。 5.按照权利要求1所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所述本体共设有5个阶梯，其高度分别为20mm、35mm、65mm、95mm和135mm，5个阶梯上的平底孔距本体上表面的深度分别为5mm、20mm、50mm、80mm和120mm。 6.按照权利要求5所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：位于5个阶梯中间的阶梯上并列设有三个平底孔，其它阶梯上均只设有一个平底孔；所述三个平底孔分别为不填充、内置Al柱、内置60％SiCp/Al复合材料。 7.按照权利要求5所述用于SiCp/Al复合材料缺陷超声精准定量检测的模拟试块，其特征在于：所述本体长330mm，宽80mm。 8.一种权利要求1所述模拟试块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)称取Al基体金属粉末与增强体SiCp粉末，通过机械混合的方式使两者充分混合均匀，获得增强体体积分数为2-75％的复合材料本体坯料； (2)调整增强体的体积分数，使得到的混合粉末颗粒体积分数高于本体材料10-50％； (3)将步骤(1)和步骤(2)获得的混合粉末分别在压机上充分压实，获得冷压态的复合材料； (4)将冷压态的材料通过真空热压法进行真空烧结，烧结温度为580-610℃，压力为100Mpa，随炉冷却后取出热压锭； (5)在热压锭的本体材料表面通过机加工方式将其加工成阶梯状，并在每个阶梯面上制备直径为2mm的平底孔，确保圆孔为平底孔； (6)将步骤(2)制备的SiCp/Al复合材料及Al柱，按照孔径大小内置于本体平底孔中，并使其过度配合，通过热等静压烧结。 9.一种利用权利要求1所述模拟试块进行超声检测的方法，其特征在于，具体步骤如下： 1)利用所制备的模拟试块，通过不同深度处的平底孔，使平底孔回波达到满屏的80％，并制做TCG曲线，作为检测用基准灵敏度，应用于孔洞类缺陷的检测； 2)分别选择内置Al偏析平底孔和SiCp团聚的平底孔，使人工缺陷回波达到满屏的80％，通过内置的Al偏析和SiCp团聚分别做TCG曲线，应用于Al偏聚和SiCp团聚的检测； 3)对工件进行检测，发现材料中的缺陷，获取缺陷波，调节超声波检测仪波形显示模式； 4)获取底波波形； 5)观察缺陷及底波相位关系； 6)对发现的缺陷进行当量评价，并对缺陷进行解剖金相观察，观察缺陷当量尺寸与实际尺寸的关系； 7)缺陷的定性和定量分析：缺陷的定性观察Al偏析缺陷相位和内置高含量SiCp/Al缺陷的相位与底波相位之间的关系：当缺陷声阻抗小于被检材料声阻抗时，反射波与底波的相位相同，即被检材料中存在Al偏析，Al线或孔洞的情况，并通过缺陷具体特征继续辨别以上缺陷；Al偏析特征是单点，并且铝偏析的周围具有高浓度的SiCp，在移动过程中，波形的相位发生交替变化，而铝线是具有一定长度的Al偏析；而单点缺陷的孔洞在其周围并未发生SiCp浓度的变化，因此波形并未发生变化；裂纹的特点是回波反射低，无相位发生交替变化；当缺陷声阻抗大于被检材料时，反射波与底波的相位相反，即被检材料中存在SiCp团聚的情况；缺陷的定量当判定缺陷类型后，根据缺陷类型选择专用TCG曲线对缺陷当量进行评定，然后对样品进行解剖，通过金相显微镜观察缺陷的实际类型、缺陷大小及形貌。 10.按照权利要求9所述超声检测的方法，其特征在于：使用具有RF模式的超声波探伤仪，探头选用2MHz-15 MHz直探头。
所属类别：	发明专利