38CrMoAl钢表面渗氮层厚度的激光超声表面波无损检测研究

发布时间：2021-05-07 18:37

　　随着现代工业技术的快速发展,金属材料在工业生产中常处于恶劣的工作环境,其结构表面难免受到不同程度的损伤,而工件寿命很大程度上取决于材料的表面性能。表面强化层对金属零部件抗疲劳性能的提升起重要作用,而强化层厚度是评价强化层性能的重要指标之一,因此有必要对强化层的厚度进行无损检测。为了实现金属材料表面强化层厚度的快速无损检测,一种新型的检测方法—激光超声表面波技术应运而生。激光超声表面波因具有传播距离远、检测范围广、易于扫描等优点,克服了传统超声在恶劣环境（高温、重载、腐蚀等）下的应用制约,已经成为了无损检测领域重要的技术手段之一。论文研究了利用激光超声表面波无损检测38CrMoAl钢表面渗氮层厚度的方法,主要包括以下几个方面。首先,本文介绍了热弹机制和烧灼机制下,激光激发声表面波的原理。讨论了对材料表面无损害的热弹激发机制,根据固体介质中的热力学定律,分析了激光超声的温度场、位移场和应力场。重点介绍了激光超声表面波的基本特性,概括了激光超声技术常用的传感器法和光学法。其次,介绍了具有自动扫描功能的激光超声可视化系统,其工作原理是激励源产生脉冲激光,同时通过电动小镜控制脉冲激光扫描被检测工... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究意义
    1.3 国内外研究现状及发展动态
        1.3.1 激光超声方法的研究现状
        1.3.2 渗氮层厚度的激光超声表面波
    1.4 课题主要研究内容
2 激光超声表面波的理论基础
    2.1 激光热弹产生超声波的基本理论
    2.2 声表面波的基本性质
        2.2.1 声表面波的传播特性
        2.2.2 声表面波传播的方向性
    2.3 激光超声波的激发机制
        2.3.1 热弹激发机理
        2.3.2 烧灼激发机理
        2.3.3 其他激发机理
    2.4 激光超声波的检测方法
        2.4.1 传感器法
        2.4.2 光学法
    2.5 本章小结
3 激光超声检测系统
    3.1 激光超声检测系统
    3.2 设备构成
        3.2.1 激光激励单元
        3.2.2 数据采集单元
    3.3 基于LabVIEW的激光超声可视化系统
4 基于激光超声技术的表面波传播深度的实验研究
    4.1 实验试样制备与方法
        4.1.1 声场互异性原理与可视化
        4.1.2 实验试样制备
        4.1.3 实验装置与方法
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 可视化图像
        4.2.2 典型A扫信号分析
        4.2.3 典型B扫信号分析
        4.2.4 可视化图像带通滤波
    4.3 本章小结
5 激光超声技术检测渗氮层厚度方法的研究
    5.1 实验试样制备与方法
        5.1.1 实验试样制备
        5.1.2 硬度法渗氮层厚度的测定
    5.2 激光超声表面波法
        5.2.1 激光超声设备参数调节与实验方法
        5.2.2 信号采集
    5.3 信号处理
        5.3.1 滤波器设计
        5.3.2 互相关函数
    5.4 速度拐点中心频率与渗氮层厚度的关系
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁超声检测各向同性金属材料的弹性模量及声波模式转换[J]. 赵军辉,朱绪祥,沈宇平.  无损检测. 2018(11)
[2]巴克豪森法测量不明显的钢淬火硬化层深度[J]. 付依丹,刘峰,蔡桂喜,张双楠.  金属热处理. 2018(09)
[3]38CrMoAlA钢制齿轮的气体渗氮工艺[J]. 沈琳.  金属热处理. 2018(07)
[4]不同渗氮温度下38CrMoAl钢低氮氢比无白亮层离子渗氮[J]. 陈尧,纪庆新,魏坤霞,胡静.  中国表面工程. 2018(02)
[5]材料内部缺陷的激光超声反射横波双阴影检测方法[J]. 孙凯华,沈中华,李远林,李建文,王增勇,孙朝明.  中国激光. 2018(07)
[6]激光超声可视化图像处理研究[J]. 朱洪玲,刘畅,张博,蔡桂喜.  中国激光. 2018(01)
[7]钢铁类零件表面渗氮后渗氮层深度的测定方法对比[J]. 杨遵道.  热加工工艺. 2017(16)
[8]兰姆波在搭接焊缝上的反射和透射[J]. 李阳,蔡桂喜,董瑞琪.  声学学报. 2017(04)
[9]氮化硅陶瓷弹性模量的空气耦合超声检测[J]. 王兴国,陈正林,吴南星,肖任贤.  应用基础与工程科学学报. 2016(05)
[10]激光远场激发表面波在开口缺陷处的散射回波[J]. 王威,仲政,潘永东.  激光技术. 2015(02)

硕士论文
[1]基于数字全息的激光超声检测信号接收及处理[D]. 赵景超.南昌航空大学 2016
[2]激光超声非接触检测高温金属表面缺陷研究[D]. 张建炎.南京航空航天大学 2016
[3]激光声表面波及其与表面缺陷作用的有限元模拟[D]. 李健敏.南京理工大学 2006
[4]MEMS基片厚度的激光超声测量技术研究[D]. 王永强.西北工业大学 2004



本文编号：3173873