航空發(fā)動機由于在高溫高壓等苛刻的環(huán)境下工作,所以發(fā)動機對其制造的材料有極高的要求,即使微小的缺陷存在也會造成機毀人亡的嚴重事故。粗晶高溫合金材料由于強度高、耐疲勞以及耐高溫的優(yōu)良特性在航空發(fā)動機制造中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。但是粗晶高溫合金材料中晶粒平均尺寸較大,傳統(tǒng)超聲檢測技術(shù)在對其進行檢測時會發(fā)生嚴重的散射現(xiàn)象,隨之產(chǎn)生的嚴重背景噪聲將會極大地影響超聲檢測信號的信噪比,導(dǎo)致缺陷回波難以識別。因此對粗晶高溫合金材料微小缺陷的檢測識別方法的研究顯得十分重要。本文針對粗晶高溫合金材料中微小缺陷的超聲檢測識別方法展開研究,利用透過缺陷的聲衍射特征和缺陷對超聲波的非線性頻率響應(yīng)特征來對缺陷進行識別分析,提出來一種新的粗晶高溫合金材料微小缺陷識別方法,并取得了一些創(chuàng)新成果。本文的主要工作內(nèi)容如下:首先,對粗晶高溫合金材料中微小缺陷檢測難點及意義進行分析。研究了微小缺陷對聲傳播規(guī)律的影響,確定了利用微小缺陷對聲波的衍射特征和非線性響應(yīng)特征兩種方式來識別缺陷。其次,利用ABAQUS有限元仿真軟件對無缺陷模型、平底孔模型和小缺陷模型模擬聲的衍射傳播規(guī)律進行研究。以及在微小缺陷模型中模擬超聲非線性響應(yīng)。最后,在檢測工件中設(shè)計并制作了一系列平底孔缺陷及一個橫通孔缺陷。最先在常規(guī)超聲實驗中檢驗仿真結(jié)果。選擇合適得最佳探頭以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置,分別在特征掃面成像檢測系統(tǒng)和非線性檢測系統(tǒng)中對人工缺陷進行檢測識別。在平面識別的結(jié)果上結(jié)合相控陣方式實現(xiàn)在深度上的定位。研究結(jié)果表明,微小缺陷對聲波的傳播有散射現(xiàn)象和非線性響應(yīng)特征。對透過缺陷的聲波進行特征分析和成像,在1~2級晶粒度下檢測精度能夠識別Φ0.1mm平底孔缺陷,底波主頻率在一定范圍內(nèi)隨著缺陷的增大而降低,隨著埋深的增加而降低。相較于底波幅值成像,衍射特征成像更容易識別缺陷、圖像清晰、檢測精度更高;利用有限幅度非線性超聲檢測方法識別出Φ0.1mm平底孔缺陷。在平面識別缺陷的基礎(chǔ)上結(jié)合相控陣優(yōu)勢,實現(xiàn)對Φ0.3mm平底孔及以上缺陷快速深度定位。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V263.6;TB559
【部分圖文】：

高溫合金的應(yīng)用

（a）相控陣聚焦 （b）相控陣偏轉(zhuǎn)圖 1-2 相控陣超聲聚焦和偏轉(zhuǎn)原理超聲相控陣系統(tǒng)由硬件和軟件兩個方面組成。通過硬件電路的控制和軟件達到自由和有序激勵不同的陣元，進而最終實現(xiàn)聲束的聚焦和偏轉(zhuǎn)。線性

發(fā)射/接收及聲束形成時間延遲

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本文編號：2831368