超声波评估粉末冶金件力学性能

1.粉末冶金件的共振探测

试件的共振频率与试件中的声速和试件长度有关，因而对微观组织和力学性能敏感。虽然共振频率和超声波速度的测量对粉末冶金件的检测来说均是有用的，但又各有其特殊能力和局限性。试件的共振频率可精确测量，但随试件尺寸而异，在非常小的试件上不可能很容易地进行；超声波通过试件的传播速度对试件尺寸不敏感，但受其他变数（如超声波的频率、测量的方向及微观组织因素等）的影响，两者的选择应根据特定的条件而定。图11.6-28所示为粉末冶金钢拉伸试样极限抗拉强度和屈服强度与共振频率的关系。

共振频率测量装置如图11.6-29所示。

图11.6-28 粉末冶金钢拉伸试样极限抗拉强度和屈服强度与共振频率的关系

图11.6-29 共振频率测量装置(www.xing528.com)

2.韧性的超声波评估

烧结碳化物是用于金属切削工具的主要材料，选择一种简单的方法来测量其断裂韧度是特别引起关注的。目前，优选的方法是用短棒试验来测量平面应变断裂韧度；另一种方法是用Palmqvist试验来评价缺口裂纹抗力。

经发现，含钴的烧结碳化钨的韧性随钴粘结剂含量的增加而增大，而这种韧性的增大，被认为是钴相的韧性引起的。大量的先前工作已经表明：如果入射超声波的波长恒远大于散射体的平均尺寸，则对于多晶聚合体，在微观组织、韧性和超声波衰减之间存在着很强的相互关系。

对于平均晶粒尺寸范围1～3μm、钴含量的变化是2%～16%（质量分数）的烧结碳化钨，用标称频率100MHz（中心频率近乎70MHz）的宽带超声波探头测得的结果如图11.6-30所示。作为一个规律，衰减大些，韧性也大些，钴含量的增加使衰减和韧性也增加。可见，无损的超声波方法可替代这两种有损的机械方法。

图11.6-30 对于平均晶粒尺寸范围1～3μm、钴含量的变化是2%～16%（质量分数）的烧结碳化钨，用标称频率100MHz（中心频率近乎70MHz）的宽带超声波探头测得的结果