【文章內(nèi)容簡介】 或輕度應變也會導致極大的機械應力，迅速引起破壞，在外表面附近尤其如此，從而要求檢出的缺陷的實際尺寸要比金屬或復合材料小1~2個數(shù)量級。作為檢測對象的缺陷可分：，如表面缺陷的危害性最大，不僅影響到制品的機械性能和物理化學性能，而且影響到制品的外觀質(zhì)量。，如表面裂紋和表面缺邊、缺角等。、制品使用(提供使用)中或由環(huán)境產(chǎn)生的缺陷。這些缺陷中，裂紋類缺陷(內(nèi)部或表面裂紋)對材料機械性能影響最大，也是陶瓷材料中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，內(nèi)部氣孔、夾層等也是陶瓷材料中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷。目前，國內(nèi)外陶瓷材料的無損檢測的方法歸納起來，主要有:（RT）照相法的基礎及原理射線檢測是利用射線對各種物質(zhì)的穿透力來檢測物質(zhì)內(nèi)部缺陷的一種方法，它適用于探測體積型缺陷，如氣孔、夾渣等。射線檢測的特點是：(1)高的空間分辨率和密度分辨率(通常0．5％)；(2)高檢測范圍(1一：從空氣到金屬材料)；(3)成像的尺寸精度高，可實現(xiàn)直觀的三維圖像；(4)在有足夠的穿透能量下，可不受試件幾何結構的限制等。局限性表現(xiàn)為：檢測效率低、檢測成本高、雙側透射成像(相對于反射式射線檢測)，不適于平板薄件的檢測以及大型構件的現(xiàn)場檢測?；谒奶攸c，其用途主要歸結為以下幾個方面：(1)非微觀缺陷的檢測(裂紋、夾雜、氣孔、分層等缺陷檢測)；(2)密度分布的測量(材料均勻性、復合材料微氣孔含量的測量)；3)內(nèi)部結構尺寸的精確測量；(4)裝配結構和多余物檢測；(5)三維成像與CAD／CAM等制造技術結合而形成的所謂反饋工程。用紅外熱像儀檢測出物體表面的這種溫度差異，即可判斷被測試樣中是否存在缺陷以及缺陷存在的情況。按其對工件的加熱狀況、信息處理方式，紅外無損檢測可分為主動式檢測和被動式檢測兩類。它具有以下優(yōu)點：(1)靈敏度高，速度快；(2)檢測儀器結構較簡單；(3)使用安全，信號處理速度高，可建立自動檢測系統(tǒng)；(4)受工件表面光潔度影響??；(5)檢測用途廣泛。它的缺點是：受產(chǎn)品表面及背景輻射的影響；靈敏度受缺陷大小和深度的影響；不能非常精確地測定缺陷的大小、形狀和位置；溫度記錄曲線的解釋困難，并且需要有專業(yè)操作人員。超聲波檢測是通過測定反射波變化以達到檢測材料內(nèi)部或表面是否存在缺陷的目的。這種方法特別適用于揭示被檢測對象內(nèi)部的面積型缺陷，如裂紋、分層等。一般情況下難以檢測出一百微米以下的裂紋狀內(nèi)部缺陷。超聲波檢測有如下特點：（1）超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長時，聲波將繞過缺陷而不能反射；（2）超聲波的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置.（3）超聲波的傳播能量大，穿透能力強，如頻率為1MHZ（1兆赫茲）的超生波所傳播的能量，相當于振幅相同而頻率為1000HZ（赫茲）的聲波的100萬倍.介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向互相平行的波，稱為縱波。實驗原理： (21)式中 c波速s傳播的距離t傳播的時間 實驗設備：探傷儀 測厚儀 示波器等。測出厚度Dmm,時間t微秒，則速度為: (22)式中 v速度D試件厚度t傳播時間介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向互相垂直的波，稱為橫波。由于橫波探頭制作上的困難，以及頻率低、測量精度差等原因，一般不用直接產(chǎn)生橫波的方法測量橫波聲速。 通常橫波是用波型轉換的方法產(chǎn)生的，本實驗用以下兩種方法： 第一種是根據(jù)直達波和延遲波的聲程與時間差的關系來測量聲波(相)速度與 。見圖21,縱波速度由直達波測量: (23)式中 L縱波聲程 T縱波聲時圖21 反射法測聲速 圖22 材料中的脈沖聲場（波陣面分布圖）橫波速度由延遲波確定，在圖22中,延遲聲程(為延遲周期)，幾何關系l/d=ctg,三角恒等式1/和反射定律得 = (24)由橫波SV的聲程，聲時也可求得= (25)第二種是用張海瀾等人的圓形厚度模換能器在固體介質(zhì)中輻射的直達波和邊緣波一文中提到用的波形計算橫波聲速[14]。當介質(zhì)表面受到交變壓力作用時，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面的波，稱為表面波。首先計算出碳化硅陶瓷材料的第二臨界角：采用如圖23參數(shù)斜探頭，尺寸為13*13，入射角為31176。（22176。）。圖23 表面波測量所用探頭其次，我們需要測量出探頭的入射角，使用CSKⅠA試塊，找到最大的表面波波高時，測出其前沿長度。然后，再將探頭放置在陶瓷試塊上，測出其前邊緣到探頭的距離，加上探頭的前沿長度，并在儀器上找到最大的表面波波高的時間數(shù)據(jù)，記錄其數(shù)據(jù)再根據(jù)公式(21)進行計算。對于厚度較小，上下底面互相平行，表面光潔的薄板工件或試塊。可用直探頭放在薄板表面，使聲波在上下表面來回反射，在示波屏上出現(xiàn)多次底波。由于介質(zhì)衰減和反射損失，使底波高度依次減少。其介質(zhì)衰減系數(shù)按下式計算： (dB/mm) (26)式中m、n底波的反射次數(shù)； 第m、n次底波高度； 反射損失，每次反射約為（）dB x薄板的厚度上式中未考慮擴散衰減，因此現(xiàn)場應用應根據(jù)薄板厚度來確定波的次數(shù)，使聲波的傳播距離在波束未擴散區(qū)內(nèi)。 使用D=11mm陶瓷板進行測量，標定在第一次底波與第二次底波之間。則根據(jù)實驗儀器的數(shù)據(jù)，得出:提出假設：縱波直探頭在發(fā)射波的時候，會在底面發(fā)生波形轉換，縱波轉換成橫波，以橫波的形式傳播回來。再以橫波傳播出去，傳到底面再傳回來。波形如圖31示：橫波過去+橫波回來縱波過去+橫波再反射回來圖31 CSKⅢA試塊橫波聲速測量圖驗證：用CSKⅢA試塊進行驗證，使用T=，D=12mm的探頭進行測量。A．用掠入射的方法測量CSKⅢA試塊橫波聲速，根據(jù)直達波和延遲波的聲程與時間差的關系來測量聲波(相)速度與 。見圖32,縱波速度按公式(23)由直達波測量。掠入射產(chǎn)生的橫波圖32 CSKⅢA試塊掠入射測量橫波聲速結果如圖32示：根據(jù)公式得出：=B．用掠入射的方法測量D=13mm陶瓷試塊橫波聲速，結果如圖33示：掠入射產(chǎn)生的橫波圖33 陶瓷板掠入射測量橫波聲速=又由張海瀾等人的圓形厚度模換能器在固體介質(zhì)中輻射的直達波和邊緣波一文中提到用的波形計算橫波聲速。則用一次橫波與一次縱波的數(shù)據(jù)進行計算：兩次縱波底波之間測聲速圖34 陶瓷板測縱波聲速先計算縱波聲速，數(shù)據(jù)如圖34所示：帶入數(shù)據(jù)，則橫波聲速為3100m/s驗證可得此結論成立，可將其應用于陶瓷材料的橫波聲速測量。=11mm陶瓷板進行測量，使用T=5MHZ，D=12mm的探頭進行測量，一次縱波一次橫波的數(shù)據(jù)，找到如圖35示的波形，記錄數(shù)據(jù)，進行計算：