【原创】先进陶瓷之无损检测技术


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  先进陶瓷的断裂韧性一般很低,是典型的脆性材料,即使是微小的缺陷,也容易在该处造成应力集中而破坏,在外表面的缺陷尤其如此。所以先进陶瓷的无损检测技术就显得尤为重要。

中国粉体网讯  先进陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、密度小等优良性能,在燃气轮机、汽车、内燃机、热交换器等各种工作机械或精密工具中制成各种零部件以取代传统材料,应用前景十分广阔。


但是先进陶瓷的断裂韧性一般很低,是典型的脆性材料,即使是微小的缺陷,也容易在该处造成应力集中而破坏,在外表面的缺陷尤其如此。所以先进陶瓷的无损检测技术就显得尤为重要,先进陶瓷的无损检测技术包括液体渗透与图像处理复合技术、超声检测、微焦点X射线检测、激光超声检测、红外热成像检测、声发射检测、工业CT技术等。我们就目前使用范围较为广泛或值得推广应用的一些技术进行概述。


所谓无损检测技术,是指在不破坏被检测物原有物理状态、化学性质的前提下,运用某种方法判断被检测物是否合乎检测标准的一种技术。陶瓷材料无损检测的具体目标是检出对性能不利的裂纹、气孔、结块、夹杂等缺陷。它的难度在于需要检测的缺陷极其微小,一般比金属或复合材料小1~2个数量级。


超声检测技术


陶瓷材料检测中应用范围最广的无损检测技术,不论是在缺陷检测方面还是判别材质化学特性方面均具有良好的效果。


原理:利用超声波在弹性介质中传播,在界面产生反射、折射等特性来探测材料内部或表面/亚表面缺陷。依据散射理论中相关论据,在陶瓷材料检测中应用超声检测技术极有可能会检出尺寸为波长1.8%的缺陷。


X射线层析成像检测技术


也是陶瓷材料检测中应用比较广泛的无损检测技术。


原理:利用X射线透过数据对物体外部获取的某种物理量的测试值,去重建物体内某一特定断面上的某种物理量的无重叠二维图像,用依次相继获取的一系列断面图可构成三维内部立体图像。


优点:①空间分辨率和密度分辨率较高,一般情况下低至0.5%;②检测对象不仅包含陶瓷材料,还可对空气及金属材料予以检测,检测范围大;③物理特性和成像性能高;④不受陶瓷材料物理形态和结构的约束。


缺点:虽然其优势明显,但是也存在一些局限性,诸如该种方法检测效率低且成本高昂,因此如若是大型陶瓷材料,则不应用该种方法。


红外热成像检测技术


原理: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。


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。


缺点:①受产品表面及背景辐射的影响;②灵敏度受缺陷大小和深度的影响;③不能非常精确地测定缺陷的大小、形状和位置;④温度记录曲线的解释困难,并且需要有专业操作人员。



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作者:墨玉

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