如何检测颗粒分布？

已经发现，增强体颗粒的分布可影响与其聚集性有关的断裂。颗粒的局部集中由于可视为损伤起始的优先部位，对力学性能是不利的。

图13.3-2为SiC颗粒（体积分数25%）增强6090（6090/SiC_P/25P）复合材料热压坯块的微观组织。图13.3-3是超声波检测有显示部位的显微照片，显示有一不规则形状的SiC颗粒聚集（图中A）。图13.3-4为其高倍显微照片，图中清楚展示，SiC颗粒被紧密堆积成为聚集物，这也表明小至1mm的SiC_P聚集物以超声波法用10MHz、ϕ12.7mm聚焦探头是很容易检出的。

6090/SiC_P/25P复合材料最终产品是一挤压平板，由直径152mm的原始挤压坯进一步挤压成截面尺寸为厚12.7mm、宽12.7mm的平板，图13.3-5为其超声波C扫查图，标有序号的超声波指示来自SiC颗粒聚集。从扫查电镜显微照片上直接测得的SiC颗粒聚集的宽度与超声波测量结果符合是很好的，相差在扫查系统的分辨力之内。

图13.3-2 （6090/SiC_P/25P）复合材料热压坯块的微观组织

图13.3-3 超声波检测有显示部位的显微照片

图13.3-4 图13.3-3中A部位的高倍显微照片

图13.3-5 SiC颗粒聚集的6090/SiC_P/25P挤压板超声波C扫查图像

图13.3-6为7091/SiC_P/30P复合材料挤压件在x₁-x₂，x₂-x₃，x₃-x₁面所显示的显微照片，可以看出沿不同方向颗粒的分布。在平行挤出方向（x₁-x₃、x₂-x₃面）可看到颗粒的择优排列，而在垂直挤出方向（x₁-x₂面）则为随机分布。(www.xing528.com)

表13.3-1所示为X2080/SiC_P/15P在三个正交方向x₁、x₂、x₃的超声波衰减因子。对于坯块，三个衰减因子是相似的，但对于经挤压的试块在三个正交方向有不同，图13.3-7所示为X2080/SiC_P/15P，挤压比为20∶1时在x₁、x₂、x₃方向回波的幅度频谱。表13.3-1和图13.3-7表明，平行挤出方向（方向x₃），颗粒平行挤出方向排列，超声波被散射的量最小，因而衰减因子最小，回波幅度最高，而垂直挤出方向（方向x₁、x₂）散射量将较大，衰减因子将较大，回波幅度亦将降低，可见用超声波法对比作表征是可行的。

图13.3-6 7091/SiC_P/30P复合材料挤压件三对称轴的显微照片 b）～d）7091/SiC_P/30P复合材料在x₁-x₂、x₁-x₃和x₂-x₃平面上的显微照片

表13.3-1 X2080/SiC_P/15P在三个正交方向的超声波衰减因子 （单位：Nb/cm）

图13.3-7 X2080/SiC_P/15P在三个方向的回波的幅度频谱（挤压比为20∶1）

图13.3-8 在7091Al/SiC_P材料挤压后经机械加工成的平行六面体上的测量结果

注：说明导电行为的各向异性。

对于SiC_P增强铝合金复合材料，也可利用涡流检测技术通过电导率的测量作出表征。图13.3-8为在7091Al/SiC_P材料挤压后经机械加工成的平行六面体（40mm×15mm×12mm）上的测量结果。测量是用Nortec NDT.16仪和10kHz（SP-10A）探头在x₁-x₂，x₁-x₃和x₂-x₃平面上进行的。由于涡流线圈有一定面积的作用区，测出的平面电导率是在该平面上沿不同方向电导率的平均值。图13.3-8表明电导率的各向异性，显然与SiC_P的取向分布有关。这结果与超声波检测的情况还是比较一致的。