鈦合金存在如下缺點:例如變形抗力大、導熱性差、缺口敏(mǐn)感性較大 (1.5左右)、顯微組織的變化(huà)對機械性能影響較顯著等,從而導致在冶(yě)煉、鍛造加工(gōng)和熱處理時(shí)的複雜性。因此,采用無損檢(jiǎn)測技術(shù)以保證鈦合金製品的冶金(jīn)和加工質量,就是一個很重要的課題。除了一般鍛件超聲探傷方法中應當注意的問題外,鈦合金鍛件的超聲探傷還有以下幾(jǐ)個需要注意的問題。
一. 原材料的冶金質量
前麵第二部分所述的(de)缺陷大部(bù)分是(shì)在原材料上就存在的(de),結合考慮我國鈦工業生產的實際情況(原材料(liào)、工藝等),加上鈦合(hé)金價格昂貴,加工困難,並(bìng)且鍛件(jiàn)的形狀一般(bān)都比較複雜,使得鍛(duàn)件的超聲探傷存在一(yī)定的困難(例如(rú)死角、盲區、探(tàn)測方向不利等),為了將(jiāng)質量隱患盡早阻絕在初始階(jiē)段,應該嚴格把好(hǎo)原材料的冶金(jīn)質量(liàng)關,其超聲(shēng)驗收標準應(yīng)該從嚴要求,其方法也應該更為詳細。
例如,對鈦合金圓(yuán)棒,除了(le)按(àn)一般周麵360°的徑向入射縱波探傷外(wài),還應作周(zhōu)麵360°的弦向橫波探傷(折射角一般為45°),以保證發現直探頭無法發現的表麵和近表麵缺陷(例如徑向裂紋(wén))。對於(yú)鈦合金方坯(pī)、餅坯、環坯等除了作垂直入射的縱波(bō)探傷外,考慮到可能(néng)存在沿鍛造變形應變線產生的裂紋 (在橫截麵上多為近似45°取向)及某些(xiē)傾斜取向的缺陷,還應作折射角45°的徑向橫波探傷(國外(wài)有些標準(zhǔn)還(hái)要求作水中5°入射縱波檢查和折射角60°的徑向、弦向橫波檢查,如英國的RPS705和美國的(de)DPS4.713)。
由於鈦合金探傷靈敏度要求較高,故縱波探傷宜用(yòng)5MHz,橫波探傷用2.5MHz(兩者在同一材(cái)料中波(bō)長相當)的頻率。在評定、鑒別缺陷時(shí),有時還要使用更高的頻率(如蘇聯(lián)資料建議使用20MHz的頻(pín)率)。
二. 選擇合適的檢測方法
1.為了確保鈦合(hé)金鍛件的質量,除了嚴格控製原材料質量外,還必須防(fáng)止在(zài)後續熱加工過程中出現缺陷,應(yīng)該重視(shì)鍛件的毛坯及半成品的超聲探傷,以及成品階段的X射線探(tàn)傷、熒光滲透(tòu)探傷和陽(yáng)極化腐蝕等(děng)檢查手段,其方法的選用原則上與一般鍛件基本相同。
2. 鈦合金鍛件的顯微組織變化(huà)對其機械性能有較顯著的影響,對超聲探傷(shāng)中的雜波(bō)水平及底波損失的評(píng)定起到檢查鈦合金組織均勻性的作(zuò)用(yòng),應予以充分的重視。
超聲波(bō)在晶界及(jí)晶內相組織上的散射可(kě)能在熒光屏上以雜波顯示,也可能表現(xiàn)為聲能衰減引起底波高(gāo)度的降低(底波損失),這兩者與顯微組織有一定(dìng)的對(duì)應關係。根據這兩項參數(shù)的評定(dìng),已(yǐ)經(jīng)發現過粗晶、並(bìng)列α組織(能造成低周循環疲勞性能(néng)下降的魏氏組織)等。
就目前所作的工作來看,雜波水(shuǐ)平高(gāo)的鈦合金顯微組織,多表現為有完整明顯的原(yuán)始β晶界和(hé)平直細長的魏氏α組織(未變形的典(diǎn)型魏氏組織),或顯現(xiàn)有多且(qiě)大的條塊狀α相,這類組織在機械性能上表現為強度指標下降。此外,某些鑄造組織(zhī)殘留(liú)也(yě)可(kě)能造成雜波水平較高。但就一般的過熱魏氏組(zǔ)織(zhī),如果其原始β 晶界(jiè)及晶(jīng)內相組織取向較紊亂無規則時,盡(jìn)管這(zhè)樣的組(zǔ)織是不好的,甚至從顯微組織評定是不合格(gé)的(de),其雜波水平(píng)卻不一定偏高,說明雜波水平的評定目(mù)前還存在較大的局限性。
在底波損失的評定中,某些魏氏組織對超聲脈衝的高頻分(fèn)量有(yǒu)較明顯的衰減(如並列α組織),這在頻譜儀(yí)上(shàng)較易觀察到(北京航空材料研(yán)究(jiū)所錢(qián)鑫源等),但對工業(yè)生產上的(de)大批量檢查如何使用普通超聲探傷儀(yí),選(xuǎn)用***佳響應頻率的探頭進行檢測上存在一定的實際困難。
應當說明(míng)的(de)是,目前對鈦合金內部偏析也尚無可靠有效的超聲檢測方法。
總之,如(rú)何利用超聲波對各(gè)種不同顯微組織的響(xiǎng)應達到控製(zhì)鈦合金的性能(néng)質量,是(shì)目前需要深入研究的課題(例如采用更高的、甚至上百兆赫的頻(pín)率,以及(jí)使用電子計算機進行信息處理等)。盡管如此,在目前鈦合金鍛件及材料的超聲探傷中,雜波水平與底波損失的(de)評定仍然是兩項(xiàng)很有價值的指標。
3.鈦合金材(cái)料的超聲探(tàn)傷中,有時由於(yú)單個大晶粒或者局部的(de)組織不均勻造成的組織(zhī)反射會以單(dān)個反射信號的形式出現,容易和真正的冶金缺陷(如高(gāo)密(mì)度夾雜物(wù)、裂紋、孔洞等)的反射信號相混淆,通過試驗分析認為,這種反射信號可能是由於超聲反射波的相位疊加所致。在這種(zhǒng)情況下(xià),采用小(xiǎo)直徑探頭或聚焦探頭(縮小波(bō)束直徑),提高超聲頻率,以相同(tóng)的探測靈敏度(dù)(平底孔直徑(jìng)相同的試塊(kuài))重新評定時,會發現其反射(shè)信號(hào)幅度明顯(xiǎn)下降,有時甚至消失(shī),而真正的冶金缺陷的反射信號在這種(zhǒng)情況下(xià)不會有明顯變化。這種方法可以鑒別鈦合金中真正的冶金缺(quē)陷與(yǔ)組織反射。
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當然,在鈦合金的超聲探傷中,也和其他材料(liào)的超聲探傷一(yī)樣,企圖(tú)僅以A型(xíng)顯(xiǎn)示的反射脈衝信號判斷缺陷的性質顯然是不可能的,必須結合具體探傷對象的材料成分特點、冶煉及鍛造加工工藝,以及輔以其他(tā)無損檢測手段(如X射線照相、滲透、超聲C掃描等等),加上探傷人員自身的(de)經驗水平(píng)等進行綜合分析判斷,必要時還(hái)要進行解剖驗證(zhèng)(包括宏觀、高(gāo)倍,甚至電子顯微鏡、電(diàn)子探針等手段)。因此,目前在鈦合金鍛件及原材料超聲探傷中,其質量驗收標(biāo)準基本上仍以回波信號的(de)參數為依據(jù)。
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