无损评价的研究与进展

   　引言

　　以往的无损检测技术主要用于检测构件制成后和服役中出现的裂纹等宏观缺陷。但是，由于其实用性以及优异的经济效益，现在已越来越广泛地应用于材料生产和构件制造过程的各个领域。传统无损检测技术的重大进展之一是它已从纯粹的定性探伤向定量评价发展，尤其是用于构件的微观组织以及有关的物理和化学特性的无损评价方面，无论在国外还是国内，都已有进行材料无损评价的仪器应用于实验室和工业生产现场。例如，利用超声瑞利波无损测定表面强化处理材料的硬度分布，利用涡流原理无损测定各种化学热处理钢中所获得的渗层深度以及球墨铸铁的球化率与基体组织的相对含量等等。应当指出，材料的这类无损评价仅限于相对宏观的状态，至于更为微观的材料状态，如小到晶粒尺寸大小甚至位　　错线长度大小的检测，则还是近10年的事。本文评述的几种现代无损检测技术，主要是应用在材料和构件的微观评价方面，其中包括超声检测新技术、热成像法和快速X射线衍射成像法等。

　　2超声法检测新技术

　　速度和衰减是超声波用于获取有关材料微观组织及相应机械、物理和化学性能方面信息的两个重要特性参数。超声速度和传播时间测量可以确定厚度、裂纹等缺陷位置以及基体的残余应力或应变。超声衰减测量则是利用超声波与裂纹、微裂纹、夹杂和析出物等内部缺陷之间发生的相互作用来检测和显示的。新近大量的研究工作都致力于利用模拟缺陷和真实缺陷产生的超声波散射对比来确定内部缺陷的位向、大小和尺寸。将这些测量结果与断裂力学分析方法相结合，就可以判断这一缺陷对结构完整性危害的程度。

　　2.1超声衰减和超声相关测量

　　金属在疲劳过程中会发生微观组织和其它变化。利用超声衰减测量，可以检测出其中的一些变化，同时还可对疲劳损伤作出早期预测。与常规超声检测相似，当用超声衰减测量连续监控材料的疲劳损伤时，如果在检测到由裂纹反射所产生的附加超声脉冲之前即发现有超声衰减的变化，则可证明材料内的微观组织发生了变化。在工程结构件中，陶瓷基、金属基和聚合物荃复合材料正在获得越来越广泛的应用。虽然常规的超声法可以成功地应用于相对均匀的各向同性的金属，但却无法穿透厚度较大、既不均匀又呈各向异性的复合材料。在这种情况下，应当采用超声相关的方法来解决这些材料中所碰到的声能散射和吸收的问题。利用相关技术，是将一参比信号乘以一个滞后信号，再将结果进行积分。这样，在　　最终的输出中，只包含对两个波形都共有的频率和(或)相位成分。利用这种相关方式和宽带超声传感器，可以从聚四氟乙烯、氛丁橡胶和碳纤维增强复合材料中获得有关传播时间、频率和相位响应等方面的数据。这一相关系统也可用于模拟的固体火箭发动机中，以观察高度衰减的绝热体后面的壳体内部可能出现的复合材料脱层现象。