金属材料镀层损伤的非线性超声评价方法

文档序号:5885870
专利名称:金属材料镀层损伤的非线性超声评价方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料镀层损伤的非线性超声评价方法,属于测试技术领域。
背景技术
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。但是,由于电镀的覆盖层与基体材料不同,在使用中会引起覆盖层与基体材料的局部分离、剥落,影响使用性能。所以,如何对这些厚度仅占工件整体厚度几百分之一到几十分之一覆盖层进行超声无损评价,是必须面临的一个重要课题。若利用超声体波,难于对如此薄层做出有效的超声无损评价。超声无损检测技术作为现代工业产品制造和使用过程中不可缺的检测手段之一,在各个方面都有着广泛的应用。目前比较成熟的超声无损检测技术主要针对材料或结构的缺陷起始和积累阶段以及最终失效阶段,如探测材料中的微孔、微裂纹等缺陷的存在和分布。其中主要应用到波的时程、声速、衰减、阻抗、散射等信息。但是,这些参数对材料和结构早期力学性能的退化很不敏感。近年来,非线性超声技术引起了人们的广泛重视。越来越多的研究表明,材料损伤导致的性能退化与超声波的非线性效应密切相关。但是利用超声波的非线性效应对镀层损伤进行无损评价还未见报导。材料损伤将使其中传播的超声波波形产生畸变,导致单一频率的超声波中会有高频谐波的产生。因此通过对这些高频谐波的测量研究,找到其处于不同阶段的超声非线性系数,可以对镀层的损伤程度做出有效的无损检测。为此,本发明提出一种金属材料镀层损伤的非线性超声无损评价方法。

发明内容
本发明要解决的技术问题提出一种金属材料镀层损伤的非线性超声无损评价方法,给出确定镀层失效和判断镀层损伤程度的依据。本发明提出的金属材料镀层损伤的非线性超声无损评价方法,其基本原理为瑞雷波是由非均匀的平面纵波与非均匀的平面横波在传播速度相等的条件下叠加而成的,因此可以将瑞雷波的位移分解为纵向和横向位移分量,即
权利要求
1.一种金属材料镀层损伤的非线性超声评价方法,其特征在于,包含以下步骤 步骤一选择一个镀层试件,清除镀层试件两端表面上的镀层,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7);采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号;通过计算机接口,利用计算机(3)记录其初始瑞雷波信号; 步骤二准备具有不同损伤程度的镀层试件 对步骤一中的镀层试件进行第一次加载,拉力为6KN 8KN ; 将镀层试件从加载装置卸下,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7); 采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号,通过计算机接口,利用计算机(3)记录第一次测试的瑞雷波信号; 对第一次加载镀层试件进行第二次加载,拉力为14KN 16KN ; 将第二次加载镀层试件从加载装置卸下,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7);采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号,通过计算机接口,利用计算机(3)记录第二次测试的瑞雷波信号;对第二次加载镀层试件进行第三次加载,拉力为22KN 24KN ; 将第三次加载镀层试件从加载装置卸下,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7);采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号,通过计算机接口,利用计算机(3)记录第三次测试的瑞雷波信号;对第三次加载镀层试件进行第四次加载,拉力为30KN 32KN ; 将第四次加载镀层试件从加载装置卸下,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7);采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号,通过计算机接口,利用计算机(3)记录第三次测试的瑞雷波信号;对第四次加载镀层试件进行第五次加载,拉力为38KN 40KN,此时试件表面的电镀层局部出现裂纹; 将第五次加载镀层试件从加载装置卸下,在镀层试件两端表面清除镀层的位置,紧邻镀层分别放置瑞雷波激发装置(5)和瑞雷波接收装置(7);采用非线性超声测试系统激发和接收瑞雷波信号,通过计算机接口,利用计算机(3)记录第五次测试的瑞雷波信号; 步骤三 对步骤一的初始瑞雷波信号和步骤二中的第一至第五次测试的瑞雷波信号加汉宁窗、并进行快速傅里叶变换,得到计算机记录的瑞雷波信号中的基频幅值A1和倍频幅值A2 ;定义相对非线性系数β K = A2A12 ; 将步骤一中初始瑞雷波信号的初始相对非线性系数记为βΚ(ι ; 将步骤一中瑞雷波信号的初始相对非线性系数除以β Ε0进行正则化,得到镀层试件的初始正则化相对非线性系数值; 将第一次测试的瑞雷波信号的相对非线性系数除以β R0进行正则化,得到镀层试件第一次加载后的第一个正则化相对非线性系数值; 将第二次测试的瑞雷波信号的相对非线性系数除以β R0进行正则化,得到镀层试件第二次加载后的第二个正则化相对非线性系数值;将第三次测试的瑞雷波信号的相对非线性系数除以β R0进行正则化,得到镀层试件第三次加载后的第三个正则化相对非线性系数值; 将第四次测试的瑞雷波信号的相对非线性系数除以β R0进行正则化,得到镀层试件第四次加载后的第四个正则化相对非线性系数值; 将第五次测试的瑞雷波信号的相对非线性系数除以β KO进行正则化,得到镀层试件第五次加载后的第五个正则化相对非线性系数值; 将步骤二中每次加载的拉力除以镀层试件的横截面面积,得到五个加载的应力表示;以正则化相对非线性系数为纵坐标,以应力为横坐标,将步骤一中瑞雷波信号的初始正则化相对非线性系数值,以及上述五个正则化相对非线性系数值表示在上述坐标中,得到正则化相对非线性系数与应力间的关系曲线图; 步骤四金属材料镀层损伤的非线性超声评价 根据正则化相对非线性系数与应力间的关系曲线图,当相对非线性系数大于I并小于镀层出现裂纹时的正则化相对非线性系数值时,镀层试件存在损伤;相对非线性系数越大,损伤程度越大。
全文摘要
金属材料镀层损伤的非线性超声评价方法,涉及金属材料镀层损伤的测试,以确定镀层的损伤程度。该方法包括选择一个镀层试件,采用非线性超声测试系统,测试得到初始相对非线性系数;对镀层试件进行五次加载,得到五个加载的应力;对五次加载的镀层试件进行非线性超声测试,得到五个相对非线性系数;将上述相对非线性系数除以初始相对非线性系数进行正则化,以正则化相对非线性系数为纵坐标,以应力为横坐标,将初始及五个正则化相对非线性系数值表示在坐标中,得到正则化相对非线性系数与应力间的关系曲线图;正则化相对非线性系数大于1并小于镀层出现裂纹时的正则化相对非线性系数时,镀层试件存在损伤;相对非线性系数越大,损伤程度越大。
文档编号G01N29/12GK102621227SQ20121012511
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者汪越胜, 税国双, 陈阿丽 申请人:北京交通大学
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