脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势
发布时间：2019-11-17 12:05
【摘要】：脆性材料加工过程中引入的亚表面损伤,对材料的使用寿命、性能、下道工序的移除量等都有很大的影响。为了指导加工工艺,加强对加工过程的控制,对材料的亚表面损伤层的检测显得尤为重要。从破坏性检测技术和非破坏性检测技术两种不同类型的亚表面损伤层检测方式、理论模型预测和亚表面损伤检测方法的应用效果对比四个方面进行阐述和分析,对不同的检测方式进行比较,并说明其原理、优缺点及应用范围,最后对该领域科学研究的发展现状进行了总结和今后的发展趋势进行展望。
【图文】：
月2017年5月王宁昌等：脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势171破坏性检测的原理是利用材料内部缺陷引起的材料对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测材料或者结构内部的异常和缺陷[16]。本文将从破坏性检测技术和非破坏性检测技术这两种不同类型的亚表面损伤层检测、理论模型预测和亚表面损伤检测方法应用效果对比四个方面进行分析和阐述，并对该领域科学研究现状进行总结和今后的发展趋势展望。图1亚表面损伤示意图图2衬底材料从整形到抛光连续步骤示意图1破坏性检测技术脆性材料的亚表面损伤破坏性检测技术发展多年以来，测试的方法有很多，如表1所示，图3为几种常见的破坏性检测方式原理图。根据检测的位置来说，最直观的就是截面显微法[18]。由于亚表面损伤是在材料的表面之下，要想直观的看到损伤层的构型就是从侧面观察。而加工截面势必要引入新的损伤，需要后续的抛光和腐蚀，这种方法适合损伤层较厚的样品，一般损伤层的厚度在微米级别。遇到损伤层很浅的样品，如果直接对截面进行抛光，一般的光学显微镜是很难分辨出损伤层，根据直角三角形原理，可以将损伤层进行物理放大，这就是角度抛光法。这种方法虽然加工斜面的去除量很小，但是由于损伤层厚度小，对斜面的抛光要求很高，很难控制，耗时必然加长。损伤层厚度如果再小的话，角度抛光的方法也将不再适用。一方面是由于对斜面抛光的质量要求越来越高，另一方面是用光学显微镜已经无法清晰地观察到损伤层的构型及定量测量。材料损伤层厚度减小的同时，材料的表面粗糙度势必也会减小[19-21]。随着材料亚表面损伤层的进一步减小，从已加工表面的侧面已经很难在不引入新的损伤层的同时进行检测，这时候需要直接从已加工表面直接将损伤层暴
月2017年5月王宁昌等：脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势171破坏性检测的原理是利用材料内部缺陷引起的材料对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测材料或者结构内部的异常和缺陷[16]。本文将从破坏性检测技术和非破坏性检测技术这两种不同类型的亚表面损伤层检测、理论模型预测和亚表面损伤检测方法应用效果对比四个方面进行分析和阐述，并对该领域科学研究现状进行总结和今后的发展趋势展望。图1亚表面损伤示意图图2衬底材料从整形到抛光连续步骤示意图1破坏性检测技术脆性材料的亚表面损伤破坏性检测技术发展多年以来，测试的方法有很多，如表1所示，图3为几种常见的破坏性检测方式原理图。根据检测的位置来说，最直观的就是截面显微法[18]。由于亚表面损伤是在材料的表面之下，要想直观的看到损伤层的构型就是从侧面观察。而加工截面势必要引入新的损伤，需要后续的抛光和腐蚀，这种方法适合损伤层较厚的样品，一般损伤层的厚度在微米级别。遇到损伤层很浅的样品，如果直接对截面进行抛光，一般的光学显微镜是很难分辨出损伤层，，根据直角三角形原理，可以将损伤层进行物理放大，这就是角度抛光法。这种方法虽然加工斜面的去除量很小，但是由于损伤层厚度小，对斜面的抛光要求很高，很难控制，耗时必然加长。损伤层厚度如果再小的话，角度抛光的方法也将不再适用。一方面是由于对斜面抛光的质量要求越来越高，另一方面是用光学显微镜已经无法清晰地观察到损伤层的构型及定量测量。材料损伤层厚度减小的同时，材料的表面粗糙度势必也会减小[19-21]。随着材料亚表面损伤层的进一步减小，从已加工表面的侧面已经很难在不引入新的损伤层的同时进行检测，这时候需要直接从已加工表面直接将损伤层暴
本文编号：2562307
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月2017年5月王宁昌等：脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势171破坏性检测的原理是利用材料内部缺陷引起的材料对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测材料或者结构内部的异常和缺陷[16]。本文将从破坏性检测技术和非破坏性检测技术这两种不同类型的亚表面损伤层检测、理论模型预测和亚表面损伤检测方法应用效果对比四个方面进行分析和阐述，并对该领域科学研究现状进行总结和今后的发展趋势展望。图1亚表面损伤示意图图2衬底材料从整形到抛光连续步骤示意图1破坏性检测技术脆性材料的亚表面损伤破坏性检测技术发展多年以来，测试的方法有很多，如表1所示，图3为几种常见的破坏性检测方式原理图。根据检测的位置来说，最直观的就是截面显微法[18]。由于亚表面损伤是在材料的表面之下，要想直观的看到损伤层的构型就是从侧面观察。而加工截面势必要引入新的损伤，需要后续的抛光和腐蚀，这种方法适合损伤层较厚的样品，一般损伤层的厚度在微米级别。遇到损伤层很浅的样品，如果直接对截面进行抛光，一般的光学显微镜是很难分辨出损伤层，根据直角三角形原理，可以将损伤层进行物理放大，这就是角度抛光法。这种方法虽然加工斜面的去除量很小，但是由于损伤层厚度小，对斜面的抛光要求很高，很难控制，耗时必然加长。损伤层厚度如果再小的话，角度抛光的方法也将不再适用。一方面是由于对斜面抛光的质量要求越来越高，另一方面是用光学显微镜已经无法清晰地观察到损伤层的构型及定量测量。材料损伤层厚度减小的同时，材料的表面粗糙度势必也会减小[19-21]。随着材料亚表面损伤层的进一步减小，从已加工表面的侧面已经很难在不引入新的损伤层的同时进行检测，这时候需要直接从已加工表面直接将损伤层暴
月2017年5月王宁昌等：脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势171破坏性检测的原理是利用材料内部缺陷引起的材料对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测材料或者结构内部的异常和缺陷[16]。本文将从破坏性检测技术和非破坏性检测技术这两种不同类型的亚表面损伤层检测、理论模型预测和亚表面损伤检测方法应用效果对比四个方面进行分析和阐述，并对该领域科学研究现状进行总结和今后的发展趋势展望。图1亚表面损伤示意图图2衬底材料从整形到抛光连续步骤示意图1破坏性检测技术脆性材料的亚表面损伤破坏性检测技术发展多年以来，测试的方法有很多，如表1所示，图3为几种常见的破坏性检测方式原理图。根据检测的位置来说，最直观的就是截面显微法[18]。由于亚表面损伤是在材料的表面之下，要想直观的看到损伤层的构型就是从侧面观察。而加工截面势必要引入新的损伤，需要后续的抛光和腐蚀，这种方法适合损伤层较厚的样品，一般损伤层的厚度在微米级别。遇到损伤层很浅的样品，如果直接对截面进行抛光，一般的光学显微镜是很难分辨出损伤层，，根据直角三角形原理，可以将损伤层进行物理放大，这就是角度抛光法。这种方法虽然加工斜面的去除量很小，但是由于损伤层厚度小，对斜面的抛光要求很高，很难控制，耗时必然加长。损伤层厚度如果再小的话，角度抛光的方法也将不再适用。一方面是由于对斜面抛光的质量要求越来越高，另一方面是用光学显微镜已经无法清晰地观察到损伤层的构型及定量测量。材料损伤层厚度减小的同时，材料的表面粗糙度势必也会减小[19-21]。随着材料亚表面损伤层的进一步减小，从已加工表面的侧面已经很难在不引入新的损伤层的同时进行检测，这时候需要直接从已加工表面直接将损伤层暴
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