[发明专利]一种应力影响超声波评价金属材料晶粒尺寸的修正方法

摘要

本发明公开了一种应力影响超声波评价材料晶粒尺寸的修正方法，属于超声波无损评价技术领域。该方法基于超声波在试样中能量衰减分析，制备间距恒定的双超声波探头，通过热处理方式获得不同晶粒尺寸的试样，计算并建立超声波信号间时间差与晶粒尺寸差间对应关系，借助超声波声弹性系数标定实验计算并建立超声波声弹性系数与晶粒尺寸间对应关系，进而实现应力影响超声波信号间时间差的修正，建立超声波信号间时间差修正值与晶粒尺寸差间关系，基于多项式拟合函数获得应力影响超声波评价材料晶粒尺寸的修正公式。本发明为材料晶粒尺寸的评价提供了一种无损方法，不仅解决了传统晶粒尺寸评价方法存在的不足，而且具有快速、方便、安全等优点。

主权项

一种应力影响超声波评价金属材料晶粒尺寸的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选定待评价金属材料试样，制备参考试样，基于试样元素成分分析，通过合金相图制定并优化热处理工艺，进而获得不同晶粒尺寸的试样，并分别标记为S1‑S6；(2)改变超声波中心频率，并建立不同中心频率时S1‑S6试样超声波接收信号幅值与超声波传播距离间的对应关系，进而优化超声波探头中心频率及其传播距离，制作传播距离固定不变的双超声波探头；(3)依次采集S1‑S6试样与参考试样的超声波信号，并定义参考试样超声波信号为参考信号，分别计算S1‑S6试样超声波信号与参考信号间的时间差，且测量S1‑S6试样与参考试样晶粒尺寸间差；(4)测量待评价试样的应力值，对应力影响超声波信号间时间差进行修正，具体步骤如下：i.结合静载拉伸实验测量参考试样的静载拉伸力学性能；ii.以参考试样弹性应力极限作为最高加载应力，设定加载程序，结合静载拉伸标定实验，采集并计算各应力时参考试样超声波信号间时间差，进而建立超声波信号间时间差与应力间对应关系；iii.采用线性函数对超声波信号间时间差与应力结果进行拟合，得到参考试样的超声波声弹性公式；iv.测量待评价试样与参考试样间的应力差，通过参考试样的超声波声弹性公式计算该应力差引起的超声波信号间时间差，进而对步骤(3)中超声波信号间时间差进行修正；(5)采用拟合函数对步骤(3)中超声波信号间时间差修正值与晶粒尺寸差值进行拟合，获得超声波信号间时间差修正值与晶粒尺寸差间得关系式；(6)采集待评价金属材料的超声波信号，计算其与参考信号间的时间差，并代入式步骤(5)中拟合公式计算晶粒尺寸的差值，进而与参考试样晶粒尺寸进行叠加，最终获得待评价试样的晶粒尺寸。