谈在陶瓷材料检测中无损检测技术的应用

减小字体 增大字体 作者:李明科  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-07-18 14:51:16

  1 无损检测技术在陶瓷材料检测中的应用
  1.1 X射线层析成像法(X-CT)
  (X-CT)的特点是:1)高的空间分辨率和密度分辨率(通常<0.5%);2)高检测范围(1mm~106mm);3)成像的尺寸精度高,可实现直观的三维图像;4)在有足够的穿透能量下,可不受试件几何结构的限制等。局限性表现为:检测效率低、检测成本高、双侧透射成像,不适于平板薄件的检测以及大型构件的现场检测。基于它的特点,其用途主要归结为以下几个方面:1)非微观缺陷的检测;2)密度分布的测量;3)内部结构尺寸的精确测量;4)装配结构和多余物检测;5)三维成像与CAD/CAM等制造技术结合而形成的所谓反馈工程。
  1.2 红外热成像法
  在红外无损检测中,当物体受到热激发时,热量将在其内部进行传递。当物体内部存在缺陷时,就会改变物体表面的热传导特性,热传导特性的改变将会导致热分布发生变化,从而使物体表面的温度发生差异。用红外热像仪检测出物体表面的这种温度差异,即可判断被测试样中是否存在缺陷以及缺陷存在的情况。
  红外无损检测是在非接触、可远距离操作条件下进行,它具有以下优点:1)灵敏度高,速度快;2)检测仪器结构较简单;3)使用安全,信号处理速度高,可建立自动检测系统;4)受工件表面光洁度影响小;5)检测用途广泛。
  1.3 超声检测
  在陶瓷材料的无损检测中,超声检测是应用最广泛的技术,它不仅能检测分层、气孔、裂缝和夹杂等缺陷,而且在判别密度差异、弹性模量、厚度等特性和几何形状的变化方面也具有一定的能力。
  激光超声陶瓷无损评价,克服了传统耦合法难以适应在线检测及高温、高湿条件下的陶瓷检测的缺点,具有非接触性、宽带、定量、多波型(能同时激发纵波、横波、表面波)、时空分辨率高等优点,使其既适于陶瓷制作过程监测,又能对成品进行质量评价。SLAM应用于重要部位陶瓷材料检测,如航空、航天构件。它对面型、体积缺陷有很好的检测能力,而且对内部裂纹及表面空穴的检测也有较好的效果,但是构件的表面状况对检测可靠性有很大的影响。
  陶瓷的超声C扫描是检测陶瓷内部缺陷位置、大小和分布状态的有效方法,能检测气孔、裂纹、夹杂和孔隙率等,特别是可以清晰地显示出所有的夹杂物,包括对X射线不敏感的非铁夹杂物,可根据成像图形测定缺陷的大小。超声波扫描检测精度高,但需要耦合剂和与部件两面接触,其优点是能检测多层层叠整个深度内的裂纹和不连续性。常规C扫描受到陶瓷材料气孔率的限制,在陶瓷检测中,一般使用高频来检测小缺陷。扫描声显微镜(SAM)比常规C扫描应用更为广泛,它的工作频率可达20mHz~200mHz,此时对表面及亚表面的检测可分辨率可达1μm~2μm。SAM的特点如下:1)横向分辨率高,纵向分辨率低,适用于测量与声速垂直的面状缺陷;2)可检测曲面工件;3)灵敏度与检测深度有关;4)对表面光洁程度需求较高;5)水中声速和陶瓷中声速差异使焦点变形大。信号处理技术应用于C扫描成像会更明显改善成像效果,如信号平均、滤波技术、合成孔径聚焦、时间渡越衍射、频谱分析等都能改善散射或衰减造成的影响。
  1.4 声发射(AE)检测
  AE是对陶瓷材料进行无损检测的一种有效的方法。它与超声密切相关,被视为是一种很有潜力的检测方法,特别是监测材料的固化和粘结情况,损伤程度定位以及预测最终强度方面很有发展前景。AE检测具有以下特征:可检测微裂纹;能检测裂纹位置,可适用于复杂形状的构件;由分析可得到微断裂面积、开裂时间的定量资料。
  1.5 微焦点X射线
  微焦点X射线检测有3种方法:1)接触显微射线照相,即按常规几何射线照相,然后以光学或高倍放大射线照片;2)使用很小焦点的X射线设备,在射线照相过程中进行几何放大;3)非对称衍射,实际上是X射线透镜,放大低能X射线图像。
  陶瓷显微X射线照相检验可以揭示表面和内部的小尺寸缺陷,可以检测的缺陷尺寸决定于在样品厚度上出现的对比度和由检测器的不清晰度及系统几何结构决定的系统的空间分辨率特征。
  2 结论
  无损检测技术(NDT)在检测和评价陶瓷材料结构损伤和控制生产质量方面,仍将继续发展。在陶瓷材料领域,NDT将逐渐成为全面质量管理中的重要一环,这对保证陶瓷材料在工作中安全运行将起到十分重要的作用。随着仪器自动化程度以及数据处理技术水平的不断提高,NDT不仅对缺陷探测愈加重要,而且将成为工艺控制的更有效的方法。
  参考文献
  [1]沈建中.努力推进我国无损检测事业的发展[J].无损检测,2004(1).
  [2]朱志芳.高储能能陶瓷电容器电气性能的研究[D].华中科技大学,2005.

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作者:李明科
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