LY12铝合金细小夹杂物超声频谱分析法检测试验研究
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摘要
本文采用超声穿透法对LY12铝合金板材细小夹杂物进行了检测试验研究，并对超声信号进行了频谱分析，计算了谐波系数和相对有效谱功率。在解剖被检试样的基础上，运用定量金相学的分析方法，估算了被检部位的晶粒直径、夹杂物体积百分数、强化粒子直径及体积百分数。
频谱分析结果表明：1．当LY12铝合金细小夹杂物(小于0.16mm)的体积百分数从0％～0.35％时，在35～50MHz的频带范围内，超声波形的有效谱功率按近似指数曲线快速下降，沿相反方向检测时其变换趋势相同。根据上述变化规律，可对铝合金细小夹杂物进行超声无损检测；2．正向检测(沿轧制方向)时，最高谱线的初相角随夹杂物体积百分数的增加而迅速增加；逆向检测时，最高谱线的初相角随夹杂物体积百分数的增加而迅速减小；3．在正、逆向检测时，随着强化粒子体积百分数的增加，在有效频带范围内谐波系数同时单调增加，但其变化是非线性的，即在临界值以下，谐波系数的变化趋于平缓，而超过临界值以后，随着强化相粒子体积百分数的增加，谐波系数快速增加。
论文的上述研究成果，对于进一步开展LY12铝合金细小夹杂物及强化粒子密度的超声检测提供了重要的理论及实验依据。
It is studied that small inclusions in aluminum alloy are detected by ultrasonic transmission method in this paper. Frequency analysis of the ultrasonic signal is done. Harmonic factor and relative valid spectral power are calculated. Using the method in Quantification Metallography, the size of grain and hardening particles, volume percentage of inclusions and hardening particles are estimated according to samples.
The frequency analysis results show conclusions as follows: 1. The relative valid spectral power is declined with the volume percentage of inclusions in terms of exponent curve and the tendency of negative direction is same to that of forward direction. The small inclusions -in aluminum alloy can be detected according to this rule. 2. The initial phase angle of the highest spectral line mushrooms with the growth of volume percentage of inclusions while forward direction, but it goes down while negative direction.3. The harmonic factor raises with the growth of volume percentage of hardening particles no mater what detecting direction is. But it is not a linear variation course. The harmonic factor mounts up slowly under the critical value but increases rapidly while exceeds the critical value.
The above-mentioned research results will supply valuable foundation of theory and experiment for ultrasonic detection of small inclusions and hardening particles density.
频谱分析结果表明：1．当LY12铝合金细小夹杂物(小于0.16mm)的体积百分数从0％～0.35％时，在35～50MHz的频带范围内，超声波形的有效谱功率按近似指数曲线快速下降，沿相反方向检测时其变换趋势相同。根据上述变化规律，可对铝合金细小夹杂物进行超声无损检测；2．正向检测(沿轧制方向)时，最高谱线的初相角随夹杂物体积百分数的增加而迅速增加；逆向检测时，最高谱线的初相角随夹杂物体积百分数的增加而迅速减小；3．在正、逆向检测时，随着强化粒子体积百分数的增加，在有效频带范围内谐波系数同时单调增加，但其变化是非线性的，即在临界值以下，谐波系数的变化趋于平缓，而超过临界值以后，随着强化相粒子体积百分数的增加，谐波系数快速增加。
论文的上述研究成果，对于进一步开展LY12铝合金细小夹杂物及强化粒子密度的超声检测提供了重要的理论及实验依据。
It is studied that small inclusions in aluminum alloy are detected by ultrasonic transmission method in this paper. Frequency analysis of the ultrasonic signal is done. Harmonic factor and relative valid spectral power are calculated. Using the method in Quantification Metallography, the size of grain and hardening particles, volume percentage of inclusions and hardening particles are estimated according to samples.
The frequency analysis results show conclusions as follows: 1. The relative valid spectral power is declined with the volume percentage of inclusions in terms of exponent curve and the tendency of negative direction is same to that of forward direction. The small inclusions -in aluminum alloy can be detected according to this rule. 2. The initial phase angle of the highest spectral line mushrooms with the growth of volume percentage of inclusions while forward direction, but it goes down while negative direction.3. The harmonic factor raises with the growth of volume percentage of hardening particles no mater what detecting direction is. But it is not a linear variation course. The harmonic factor mounts up slowly under the critical value but increases rapidly while exceeds the critical value.
The above-mentioned research results will supply valuable foundation of theory and experiment for ultrasonic detection of small inclusions and hardening particles density.
引文
[1]吉林工业大学焊接教研室编，金属熔焊原理及工艺，下册，机械工业出版社，1981
[2]张宝昌，有色金属及其热处理，西北工业大学出版社，1993
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[4]罗启全，铝合金熔炼与铸造，广东科技出版社，2002
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[7]A．B．Ma л й к а，用超声频谱法测量缺陷的大小和形状(Ⅱ)，国外无损检测，1985．9，Vol．5，No．5，26～28
[8]仲维畅，超声波探伤技术的局限性和可靠性，无损检测，1996，Vol．18，No．3，65～67
[9]A.Sinclair，密中玉译，超声频率响应分析用于缺陷的检测：技术评论，无损检测Vol．9,No．3,Mar,1987(译自：Analysis of the ultrasonic frequency response for flaw detection：A technical review, Materials Evaluation， Vol．43，No．1，1985)
[10]西北工业大学材料科学与工程系，LYl2BCZYU铝合金板材夹杂物的超声检测及计算分析处理系统， 11号工程攻关立项论证报告
[11]陈建忠，史耀武，超声检测过程的数值模拟，无损检测，2001，Vol．23，No．5，198～201
[12]刘镇清，超声无损检测与评价中的信号处理及模式识别，无损检测，2001，Vol．23，No．1
[13]郭成彬，智能超声探伤仪的现状和前景，无损检测，1991(1)，1～4
[14]陈积懋、余南延译，超声检测新技术，北京：科学出版社，1991
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[16]陈秉忠，张志永，用频谱分析法测量探伤系统的频率特性实验，无损探伤，1994，No．2，18～20
[17]陈岳军，史耀武，摩擦焊接头的频域特性，第八次全国焊接会议论文集，2-432
[18]耿荣生，新千年的无损检测技术——从罗马会议看无损检测技术的发展方向，无损检测，第23卷第1期，2001年1月
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[23]刘国华，翟兴耀，朱继洲，智能超声频谱分析在无损检测中的应用研究，西安交通大学学报， 1996年2月，第30卷，第2期
[24]郑中兴，胡绍海， 超声检测中缺陷的定性，无损检测，1994，Vol．16，No．1
[25]刘镇清，测量超声波速度的相位谱方法，声学技术，1993，Vol．12，No．2，19～22
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[28]陈文革，魏劲松，超声无损检测的应用研究与进展，无损探伤(双月刊)，
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[32]胡建恺，张谦林，声学显微镜及其应用，现代科学仪器，1992，321～322
[33]刘镇清，陈广，超声无损检测中的谱分析技术，无损检测，Vol．23，No．2，2001
[34]黄吕权，尚保忠，锻压参数测试技术，西北工业大学出版社，1994
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