超声波表征界面连接质量的方法优化

1.试验过程

在SiC_w/Al₂O₃和SiC_w/Si₃N₄复合材料上进行了试验。考虑到垂直入射水平偏振横波声速的变化可对界面连接质量提供一个定性的评估。试验是用垂直入射水平偏振横波换能器以20MHz的频率进行的。将速度数据与断口扫查电镜分析对比，两者有很好的对应关系，说明此法对界面连接强度的表征是有用的。

图13.4-7 微型脱粘仪的示意说明

a—螺钉板 b—试样 c—经抛光夹子 d—维氏硬度计压头 e—声发射换能器 f—主放大器 g—计数器 h—变换器 i—扬声器

2.界面的超声波反散射表征(www.xing528.com)

界面的超声波反散射表征可通过分析来自基体-纤维界面的反散射信号来进行，因为信号与界面的弹性有关，此法的优点是：①完全是无损的，可采用用于其他界面分析试验（疲劳和蠕变）的同一试样；②能提供沿纤维长度方向界面特性的分布和变化，因而易于较好的用于工艺控制；③在做寿命评估的疲劳试验期间可监测界面的降质和改变。检测用垂直入射水平偏振横波进行，将所得A扫查信号进行傅里叶变换，可得不同频率下声的反向散射情况。

3.界面脱粘试验的声发射监测

界面脱粘试验是通过纤维推压试验来测量，使纤维沿其整个长度脱粘、滑动（纤维推出试验）或使其部分脱粘滑动（纤维压入试验）所需的力，以评价界面的结合强度。但是，在一给定的材料系统中所得结果分散度很大。将无损表征方法与此种破坏性试验相结合以了解界面脱粘过程，以准确评定界面结合特性是必要的。

用于以声发射法监测界面脱粘的微型脱粘仪示于图13.4-7，压入装置是一倒放的标准光学显微镜，配有测显微硬度的附件，通过调动显微镜的焦点调节旋钮，可移动维氏压头的位置，而位移是可以测得的。声发射共振换能器被固定在试样的对面，用以测定脱粘的瞬间，以释放的信号被放大并通过振铃下降计数器进行处理，此模拟计数值被转换成频率，经适当放大后进入扬声器，这样一个声发射产生了一个听得见的声音，其音调则与计数和信号幅度有关。结果已经表明，声发射对于检测脱粘事件是一个好的工具，结果表明，脱粘的机制是由能量释放率决定的，而不是由局部破裂尺寸决定的。