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TC4鈦合金顯微組織對(duì)超聲波探傷雜波水平的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-12-07
TC4鈦合金顯微組織對(duì)超聲波探傷雜波水平的影響
近年來，人們開展了鈦合金顯微組織特征與雜波水平的關(guān)系研究，認(rèn)為材料的超聲探傷質(zhì)量與顯微組織不均勻等特征有關(guān)，但尚未明確提出基于材料學(xué)原理的影響關(guān)系。研究人員研究對(duì)比了幾種具有不同超聲探傷質(zhì)量的TC4鈦合金顯微組織，通過EBSD對(duì)顯微組織取向進(jìn)行分析，基于材料學(xué)原理分析了鈦合金組織對(duì)超聲波探傷雜波水平的影響。
實(shí)驗(yàn)所用TC4合金經(jīng)β單相區(qū)開坯鍛造后在α＋β兩相區(qū)軋制變形為70㎜厚的板材，經(jīng)退火后最終獲得的組織為典型的等軸組織。對(duì)鈦合金厚板沿厚度方向進(jìn)行超聲波檢測(cè)，所用波型為縱波，頻率為5MHz。對(duì)比試塊的人工缺陷為平底孔，直徑1.2mm。從超聲探傷雜波水平不同的2個(gè)部位進(jìn)行取樣觀察顯微組織，取樣尺寸為20mm×20mm×70mm（板厚）。其中1試塊探傷雜波水平為Φ1.2mm-12dB，2試塊為Φ1.2mm-4～-5dB，探傷雜波為-12dB的1試塊雜波水平較低。通過探傷雜波定位可知，2個(gè)試塊高雜波區(qū)域出現(xiàn)在試塊的中間厚度處。為研究顯微組織對(duì)超聲探傷雜波水平的影響，沿試樣厚度分層取樣后在光學(xué)顯微鏡下觀察了兩種雜波水平試塊不同厚度處的顯微組織，并且重點(diǎn)觀察了試塊中間厚度附近區(qū)域的顯微組織。將2試塊沿垂直于厚度方向進(jìn)行切片，其中在試塊中心厚度區(qū)域相鄰切片觀察面的間距約為1.5mm，試塊兩端區(qū)域相鄰切片觀察面的間距約為4mm。1試塊整體分層取樣，相鄰切片觀察面的間距均為6mm。利用掃描電子顯微鏡背散射衍射（EBSD）技術(shù)，對(duì)典型區(qū)域顯微組織進(jìn)行了取向分析。
實(shí)驗(yàn)還研究了原始β晶粒尺寸對(duì)超聲波探傷雜波水平的影響。通過相變點(diǎn)以上不同溫度熱處理獲得了兩種原始β晶粒尺寸差異較大的試塊，兩種熱處理制度分別為：（1）1300℃/1h，F(xiàn)C；（2）1000℃/1h，F(xiàn)C。試塊經(jīng)熱處理、去氧化皮精磨后最終尺寸為Φ120㎜×20㎜，然后對(duì)這兩種晶粒尺寸不同的試塊進(jìn)行超聲波檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果：
（1）試塊顯微組織不均勻區(qū)分布越密集時(shí)探傷雜波越高，相鄰不均勻區(qū)晶體取向存在差異。
（2）由于不均勻區(qū)域尺寸大于超聲波臨界檢測(cè)下限，且相鄰不均勻區(qū)域彈性性質(zhì)具有差異（如晶體取向差異），造成不均勻區(qū)域界面兩側(cè)聲速及聲阻抗不同，導(dǎo)致超聲波在界面處發(fā)生反射，產(chǎn)生雜波。
????（3）相同厚度的試塊具有較粗大原始β晶粒的合金存在較少的界面（如β晶界和α晶團(tuán)界面），超聲波發(fā)生反射產(chǎn)生雜波的次數(shù)較少，從而產(chǎn)生的雜波水平低于具有較小原始β晶粒的試塊。
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