钼合金高温特性超声导波检测方法研究

发布时间：2024-02-18 17:15

　　针对目前高温环境下材料力学性能测试方法的取样难度大、周期长、成本高等问题,提出一种超声导波检测技术,用来检测材料力学性能随温度的变化过程。被测样品材料为直径2 mm、长度1 m的钼合金丝,将被测材料的一端加工成敏感元并置于氩气保护稳定升温的温度场中,另一端施加脉冲超声,通过实验获得随温度变化的敏感元超声波传输时差数据,经过算法处理,得出温度-声速变化曲线,在材料密度不变的前提下建立超声参量与材料弹性常数之间的关系,最终获得杨氏模量,体积模量,剪切模量以及泊松比随温度变化的曲线,为材料的研制、生产、加工及高温使用提供一种辅助评价手段。

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【部分图文】：

图1钼合金丝频散曲线

对于金属棒材，当其直径远小于材料中传播的超声波波长时，棒中超声波可用导波理论进行描述，其传播特性如图1所示，直径2mm的棒中可能存在3种导波模态：纵向导波L(0,1）、扭转导波T(0,1）和弯曲导波F(1,1）。在导波模式下，材料中的声速和材料的力学参数有如下关系：

图2纵向导波和扭转导波激发示意图

为解决第一个问题，采用长度为1m的钼合金丝作为声波导来实现高温区和低温区的分离及声信号的传输。如图2所示，在室温下，长丝的一端和横波探头耦合将超声波导入到波导材料中，横波探头的特殊之处在于其振动方向和探头面平行，而普通的纵波探头其振动方向和探头面垂直，利用横波探头的这一特性可以....

图3测量原理示意图

为解决第二个问题，采用在长丝的另一端加工一个反射槽和丝端点构成一定长度的敏感元，如图3所示，超声换能器产生超声波并从冷端耦合到波导丝上，沿波导丝传播遇到反射槽产生反射波记为节点波，部分透射波继续传播遇到丝端点全反射记为端点波，若把超声脉冲波在节点与端点之间传输的时间差记为t，即超....

图4实验平台示意图

实验平台如图4所示，包括超声导波检测仪、收发一体的超声横波探头、高温炉3大部分以及其他辅助工具。首先把超声探头和待测材料组装好，将材料敏感元件（包含节点和端点部分）套上保护管并置于高温炉管中。高温炉管的另一端插入一支K型温度计，其敏感端位于被测材料测试区截的中间位置，用以跟踪被测....

本文编号：3902245