航空发动机涡轮叶片检测的论文

江苏激光联盟导读：本文从三个部分进行了研究：金属-金属、金属陶瓷和金属间梯度材料。本文为第三部分。3．3． Metal-intermetallic梯度材料虽然可以通过铸造或粉末冶金工艺从金属间化合物中制造接近最终几何形状的零件，但生产成本很高，而且由于在这些方法中使用了模具，最终产品的形状不能非常复杂。在新的制造方法中，AM在金属间化合物制造零件方面表现出了良好的潜力，因为它具有开发新合金的能力，并尽可能地将生产集成到接近最终形状(没有任何几何限制)。然而，关于金属间化合物的固化/低温开裂的高敏感性、孔隙的形成和化学成分的不均匀性是研究金属间化合物AM的主要挑战。Al-Si3N4纳米复合材料制备的不同步骤。为了制备不同的基于粉末冶金的纳米复合材料，各种材料被用作基体或增强剂。例如，Matli等人(2017)采用了一种新型的MW烧结，然后在高温下挤压，以开发不同vol%为、和的氮化硅增强纳米复合材料(上图);Simões等人(2017)制备了 wt%的CNTs增强铝和镍基复合材料;van Pham等人(2011)生产了一种碳纳米管增强纳米复合材料，碳纳米管含量为;Akbarpour等人(2014)开发了SiC纳米颗粒增强铜。这些论文都报道了纳米增强剂的加入可以提高机械性能。梯度金属间化合物在Qu等的研究中，研究了激光熔化沉积(LMD)方法处理的Ti/TiAl的梯度结构，为航空发动机涡轮叶片和涡轮盘材料提供了一种新的候选材料。沉积尺寸约为60 × 55 × 6 mm的薄壁形貌和室温拉伸试样的腐蚀形貌(可能是切割或抛光过程中与制备介质的反应)分别见图18a和图b。在微观结构评估中，在化学成分为(最终层)的区域观察到由γ-TiAl和α2-Ti3Al组成的全层状(FL)组织(图18c和d)，而由于铝含量的变化，在梯度区观察到不同层宽的α/β编织物的通常组织(图18e-h)。在不同工艺参数下制备的3个样品的极限抗拉强度(UTS)均可达，但Ti/TiAl梯度结构的延性很低。图18 a) LMD方法处理的Ti/TiAl薄壁梯度结构照片。b)室温拉伸试样的腐蚀形貌。c) 的光学显微组织。TEM亮场显微组织:d) , e), f) ti - 17al - zr - Mo, g) , h)(从上到下梯度结构顺序)在另一种方法中，考虑到激光增材制造技术中常见的断裂和氧化问题，Ge等人采用了清华大学开发的一种新的电子束选择性熔化(EBSM)技术来生产TiAl/Ti3Al和Ti6Al4V/Ti3Al梯度结构。在这种新技术中，一方面，对基体和粉末层进行预热可以降低热应力(这对于合成TiAl和Ti3Al等脆性化合物非常重要)。另一方面，真空环境可以防止杂质和合金元素的氧化。在本研究中，在实现无裂纹梯度结构和每个区独特的微观结构的同时，表明过渡区厚度及其化学成分受束流的显著影响。考虑到Ti-48Al有最大的多弧离子镀二元合金的室温延性和铬和铌元素的添加会导致改善低温韧性和抗氧化性能的合金，Yan等研究了Ti的梯度结构/Ti-48Al-2Cr-2Nb (Ti / Ti4822)通过LMD技术制作的。考虑到Ti - 48al在TiAl二元合金中具有最大的室温延性，而加入铬和铌元素可以提高合金的低温延性和抗氧化性，Yan等研究了LMD技术制备的Ti/Ti- 48al - 2cr - 2nb (Ti/Ti4822)的梯度结构。Fu和Chan (2013b)首先研究了两种尺寸情况下第一次剪切操作中不同状态的板料微观组织演化，如下图所示。变形初期形成连接凸模边缘的剪切带，随着参与变形的晶粒数量的减少，剪切带变得模糊。随着冲头运动，剪切过程中参与的晶粒增多，剪切带明显。当试样尺寸较大、晶粒尺寸较细时，沿剪切带方向的晶粒被严重旋转和拉长。侧向变形量在远离剪切带的区域减小。当尺度因子为，退火温度为750℃时，试样厚度上约有一粒晶粒时，只有少量滑移来完成变形。在两种尺寸情况下，不同状态和冲程的板料在一次成形过程中的微观组织。在另一项相关研究中，Wang等人使用WAAM体系生产了梯度氧化铝钛结构。在他们的研究中，除了之前考虑的特性外，还评估了TiAl分级金属间化合物的氧化行为(在800℃下100小时，然后在空气下冷却)。图19为铝化钛梯度结构沿沉积方向(从上到下)不同位置的氧化层截面。图19 氧化断面的扫描电镜、相应的EDS元素图以及氧化测试后不同基体上形成的氧化层示意图。在距离顶部 mm的位置A，基体通常由γ-TiAl组成。在此位置，氧化层可分为三部分。最外层和最内层由TiO2 + Al2O3的混合物组成。它们之间还存在致密连续的Al2O3层，作为O和Ti扩散的屏障。可以理解的是，由于TiO2的多孔性，连续的Al2O3层比TiO2层或Al2O3和TiO2的组合要好得多。从图19中对梯度结构不同位置的评价可以看出，高温氧化过程中，只有在γ-TiAl基体相(位置A，一定程度上位置B)上才能实现Al2O3层的稳定。 铁基梯度金属间化合物通常，将金属间化合物合金与常规合金以梯度切割的形式结合，可以作为克服第节开头提到的制造和加工问题的一种解决方案。在这方面，以及这次针对铁基金属间化合物，Durejko等人研究了Fe3Al/SS316L梯度管(可用于蒸汽动力装置)的AM的设计、工艺和冶金方面。在本研究中，考虑到管的工作条件，制备并检测了两种不同径向梯度的样品，根据哪个组件(SS316L或Fe3Al)在管的内侧，哪个组件在管的外侧(图20a, b)。得到的样品表面宏观检查显示有变形和多裂纹(图20c)，之后通过修改数据矩阵代码(datamatrix code, DMC)并通过试错实验得到无裂纹且几何形状符合要求的样品，从而获得最佳的处理参数。图20 a, b)分别为SS316L/Fe3Al和Fe3Al/SS316L样品的径向梯度截面示意图。c)部分变形开裂的试验梯度管。d, e) SS316L/Fe3Al试样截面的线性元素分析结果和硬度结果。f, g)分别为Fe3Al/SS316L试样截面的线性元素分析结果和硬度结果。虽然，与SS316L/ fe316l梯度样品不同，Fe3Al/SS316L梯度样品横断面的线性元素分析并没有清楚地显示出化学梯度(比较图20d, f)，两个样品横断面的硬度逐渐变化(图20e，g)表示两种样品的Fe3Al和SS316L之间都发生了平稳过渡。此外，可以看到，高显微硬度已记录为两个结构部件(约500 HV的SS316)，这是由于合金元素饱和，凝固的组织作为快速冷却的结果，和高度强化均匀性。在另一种产生铁铝化物的梯度结构的努力中，Shen等人尝试使用WAAM方法进行原位合金化。由于低碳钢基体的稀释，底层晶粒/晶界内的针状碳化物析出硬化，随着Al含量的增加，中层粗柱状Fe3Al晶粒向上层等轴状FeAl晶粒发生了明显的组织变化。设计和实际化学梯度的近似是他们最重要的发现。编织复合材料建模层次结构有限元分析微尺度模型确定基体/纤维的机械性能，中尺度模型确定编织复合材料的弹性性能，宏观模型确定复合材料结构的弹性响应。有限元模型通常采用多尺度建模方法。微观模型预测了注入树脂纱线的机械性能。通常，微尺度建模使用解析方程，如Halpin-Tsai半经验模型或CCM。在微尺度建模过程中考虑了纱线孔隙率、基体和纤维体积分数。编织复合材料的中尺度建模利用了由于编织复合材料的重复特性而存在的周期性边界条件。所有的有限元模型都专注于将编织体表示为RVE, RVE是表示整个编织体几何形状的最小子体积。中尺度模型可以预测编织复合材料的机械性能，并可以可视化RVE内部的应力和应变分布。最后，一个宏观模型可以预测整个编织复合材料结构的弹性响应。采用中尺度模型计算的均质弹性特性作为预测编织复合材料结构整体性能的输入。用于分析编织复合材料的建模层次结构如上图所示。使用有限元方法检测编织复合材料的路线图已由Lomov等人描述。同时，在拉伸试验中，中间部分含有约 at % Al合金的屈服率、抗拉强度和塑性分别为、 MPa和，这是由于合金的晶粒相对较细，FeAl硬相的含量相对较低。尽管有这些结果，但对于这种梯度结构的腐蚀行为评价的缺乏，在其应用方面仍有一些重要的问题有待解决。在其他地方，利用Fe-Fe3Ni梯度材料后热处理过程中的原位中子衍射，Shen等人表明，尽管Fe3Ni相的热膨胀系数(TEC)在加热过程中通过在Ni含量低的截面中α-Fe相的溶解而增加，Fe3Ni相中溶解的Fe通过增加晶格应变降低了TEC，从而更有效地限制了Fe3Ni的变形。这一发现有助于更好地理解和分析WAAM过程中的热裂现象。4. 数值研究除了大量的梯度材料AM的实验研究外，在材料科学和工程领域，特别是近年来，已经进行了一些数值研究。预测凝固组织和相变，实现安全梯度设计(最小开裂敏感性)，分析变形和残余应力，找到最佳工艺参数等。一般而言，只要理解AM加工fgf的原理和机制，包括熔化和凝固的概念、材料相互作用的热机械和动机械、转移现象、集中热通量(如激光与材料的相互作用)等，通过精确和尽可能精确的数值模拟，可以获得更详细和补充的实验结果信息。因此，鉴于数值研究的重要性，下面将尽可能对其中一些研究进行评述。如上所述，凝固行为一直是数值研究的课题之一。例如，Lin等人以SS316L/Rene88DT梯度材料的快速激光成形(LRF)为模型(图21a)。在平行于梯度方向的截面上的实验研究中，观察到凝固组织为柱状枝晶，在整个梯度沉积过程中外延生长，除了纯净的Rene88DT区顶部为等轴枝晶(图21c-e)。利用Hunt模型和Gäumann等人结合KGT和LKT模型，可以预测梯度沉积不同化学成分区枝晶柱状向等轴转变(CET)的有利凝固条件(图21b)。比较流行的固化条件(温度梯度和凝固速率)和预测显示,在每一层凝固的最后阶段,条件为各向等大的增长,但由于后续层的重熔过程中沉积,只有最后一层的顶部,等轴枝晶结构明显，因此柱状枝晶结构在梯度沉积中占主导地位。同样，Lin等讨论了Ti6Al4V/Rene88DT梯度材料中凝固组织从柱状向等轴状转变的有利条件。图21 a) SS316L/Rene88DT梯度沉积综述。b) CET曲线的不同化学成分区域梯度沉积温度梯度的函数(G)和凝固速度(V)(阴影区域和箭头路径显示凝固条件的范围的激光快速成型多层沉积和凝固条件下的熔池分别使用的处理参数)。c-e) SS316L、40%SS316L + 60% Rene88DT和Rene88DT微结构。另一个关键和值得注意的数值问题，特别是近年来，是预测梯度结构的相变和二次相的形成的可能性，因为它可以通过设计无不良相组成的梯度有效地避免在制造过程中开裂。例如，在Carroll等人的研究中，通过DED对由SS304L和IN625制备的梯度结构进行了实验研究，并通过计算相图(CALPHAD)方法进行了热机械建模。在实验研究中，在一个化学成分约为79 wt. %SS304L和21 wt. % IN625的区域发现了微裂纹(图22a)。图22 a)裂纹的BSE图像。b)裂纹区域测量和设计的化学成分表。c-h)裂纹周围主要元素的EDS图。i)平衡相分数作为裂化区化学成分的温度函数。j)在950-1100℃温度范围内，平衡相分数作为IN625合金重量分数的函数计算。尽管在裂纹附近这一区域测量(实际)和设计的化学成分相似(图22b)，但从图22c-h中裂纹周围区域的EDS图可以看出，裂纹内存在铌和钼碳化物。另一方面，对于裂化区附近的化学成分作为平衡相分数随温度变化的热机械计算结果(图22i)表明，单碳化物(MC)析出物在580到1100°C之间有一个稳定区域。其他几种金属间化合物和M23C6碳化物也在相对较低的温度下进行了预测，尽管它们在较宽的温度范围内具有热机械稳定性，这是因为它们的冷却速率高，而且在实验评估中没有观察到它们缓慢的沉淀动机械。裂纹BSE图像(a);计划和测量的成分表(重量百分率100微米)(b);组成元素(c-h)的EDS图。通过SEM和EDS进一步研究了79% wt%的SS304L区域，以确定是否成分或微观结构变化是裂纹发展的原因。上图a显示了在设计成分为约79 wt% SS304L和21 wt% IN625时发现的裂缝的高倍BSE图像。计划的成分和EDS测量的成分(重量百分比，两个光谱的平均值)列在图b中，表明裂纹附近的设计成分与实验获得的基本相同。几个百分点的变化很容易解释EDS技术的局限性，其固有的不确定性约为1 wt%。因此，使用SS304L和IN625粉末的线性组合，不可能防止MC相的形成以降低开裂的概率，因为很容易超过临界成分(该相稳定性的温度和化学成分范围太大)。研究人员建议，一个合适的解决方案是使用元素粉末非线性地改变铌和钼的浓度，而不是使用更多的粉末喂食器混合合金粉末。Bobbio等人也用实验计算方法证实了测量和预测Ti6Al4V/Invar梯度中二次相的方法。虽然AM的凝固过程是非平衡的，并且与随后的复杂热循环有关，实验结果与应用CALPHAD技术对各区域相组成的热机械计算结果具有良好的相关性，表明利用平衡相图(在适当温度下)对AM工艺制备的FGMs进行相研究是有益的。因此，如实验表征和计算预测方法所证明的，层33中存在严重偏析的FeTi和Fe2Ti相，以及热循环期间由于不均匀应变产生的残余应力，导致切割过程中FGM样品中观察到的开裂和失效。由于仅依靠冷却速率作为减少AM中有害相形成的工具的不足，Bobbio等人使用热机械和动机械计算来研究三种梯度系统中不同形式的sigma（σ）相的原因：Ti6Al4V/V/SS304L、SS420/V和SS420/V/Ti6Al4V。具体而言，本研究使用Thermo Calc软件的TC-PRISMA和DICTRA模块分别测定梯度系统中sigma相的成核速率和生长速率。图23a中的时间-温度转变（TTT）图显示了含σ相区域的SS304L-V和SS420-V合金中bcc相矩阵中σ相的温度和时间依赖沉淀。图23 σ相沉淀的)TTT曲线的矩阵bcc阶段(由TC-PRISMA计算)以及冷却曲线(CC)决定从最初的冷却率(有限元分析)和b)σ相体积分数作为时间的函数在温度1100K (DICTRA计算)SS420 V / V和SS304 L/σ的合金系统包含地区。此外，有限元分析得到的这些区域的冷却曲线在此图中。可以看出，由于SS420-V合金的冷却曲线与相应TTT曲线相交的部分较大，SS420-V合金中形核形成σ相的趋势似乎更大。同时，根据1100 K温度下SS304L-V和SS420-V合金中σ/bcc两相区σ相生长的结果(图23b)， SS420-V合金中σ相的生长速率要高得多。然而，与热机械和动机械计算结果截然相反的是，在SS420/V/Ti6Al4V梯度体系中发现的σ相比Ti6Al4V/V/SS304L梯度体系中少得多。考虑到在SS420/V(图24a-e)和Ti6Al4V/V/SS304L梯度体系中σ相的数量不同以及裂纹上下晶粒尺寸的显著差异，热机械和动机械计算与实验观测之间矛盾的原因由图24f提供的原理图加以解释。图24 a-e)从SS420/V梯度系统顶部的光学宏观图，以及由EBSD技术提供的相位分布和反极图(IPF)图。f)存在有限裂纹(黑色实心曲线)和较广泛裂纹(灰色虚线曲线)时的热循环。水平虚线表示σ相形成的高温范围。事实上，在SS420/V和Ti6Al4V/V/SS304L梯度系统中，由于过程中的热应力，出现了较为广泛的裂纹，从而破坏了以传导形式的传热。随着裂纹上方的热量积累，冷却速率变得低于理想值(图24f中的灰色虚线曲线)。因此，该区域暴露在较高温度下的时间较长，有利于σ相的生长。因此，在这两个梯度体系中，与热机械和动机械计算相反，σ相比SS420/V/Ti6Al4V梯度体系形成了更多的σ相。尽管通过热机械计算和平衡相图，在预测和设计避免有害化合物形成的梯度路径方面取得了成功，与一些实验观察结果的其余差异表明，需要提供精确的模型来预测增材制造结构中可能的相。参考AM过程中的快速凝固，Mustafa等人提出了一类新的非平衡相图，称为Scheil三元投影(STeP)图，用于设计最优梯度路径(不含具有高裂纹敏感性的脆性化合物)。虽然他们的研究缺乏实证验证,Fe-Cr-Al三元体系的步骤图计算梯度结构的铁素体不锈钢和铝Thermo-Calc软件并与同一系统的平衡等温图在650°C(略低于铝的熔化温度)。根据两图预测的相场的差异和重叠程度，STeP图中的金属间相通常跨越了更宽的组成范围。值得注意的是，由于STeP图不包含固相转变，AlCr2的低温相仅在平衡图中可见，Al5Fe4的高温相仅在STeP图中可见。Bocklund等还声明,是导致溶质偏析和快速凝固形成的阶段,不存在均衡凝固,Scheil-Gulliver凝固模型用来预测熔体的凝固阶段CP Ti / Invar-36和Ti6Al4V / Invar-36梯度结构。模型的关键假设是均匀熔池和否定固相反扩散。为了证明Scheil-Gulliver模型有效预测梯度结构AM中相的可能性，并将该模型的结果与Fe-Ni-Ti三元系的平衡凝固模型进行了计算和比较，研究人员使用电子反向散射衍射(EBSD)技术的相位表征来验证模型。尽管实验分析和预测相馏分之间存在一些差异，但总的来说，平衡凝固和Scheil-Gulliver模型能够很好地预测得到的相。然而，Scheil-Gulliver模型预测的结果与实际更接近，因此，Scheil-Gulliver模型可以预测两种以上不同化学成分的相，更接近于已有相分数的实验分析结果。在这方面，Liu等人进一步比较了平衡热机械、Scheil-Gulliver凝固模型的预测结果，基于Fick定律的扩散分析，实验表征了纯铁- ni25a梯度材料的相演化和元素分布。图25a显示了根据平衡热机械、Scheil-Gulliver凝固模型和扩散分析预测的梯度结构(100% Ni25A)第五区域的相演化随温度的函数。除了平衡热机械预测和Scheil-Gulliver凝固模型(在以前的类似研究中讨论过)之间的一些差异外，γ向渗碳体相变的扩散分析结果与Scheil-Gulliver凝固模型的结果具有较高的相似性，表明该模型能够较好地预测非平衡条件下的相。图25 a)通过平衡计算、Scheil-Gulliver凝固模型和扩散分析预测了梯度结构第五区(100% Ni25A)的相演化。b)梯度结构第五区XRD谱图。c)通过EDS分析、Scheil模型、Scheil背扩散和1D扩散计算，比较梯度结构五个区域中γ基体元素的分布此外，从图25b中第五区域的XRD图可以看出，虽然Scheil-Gulliver凝固模型存在一些差异，但可以正确预测该区域存在的大部分相，结果表明，该模型比平衡预测更适用于非平衡凝固条件下的相预测。对于元素在梯度结构中的分布，如图25c所示，在γ矩阵中各组成元素分布的实验测量和计算中，虽然Scheil-Gulliver凝固模型中考虑了向固相扩散(反向扩散)，根据实验测量结果提高了元素分布的预测精度，但仍不尽如人意，因为除此之外，其他因素也会影响非平衡凝固中元素的偏析。与实际冷却速率相比，DED过程(扩散和偏析时间更长)的冷却速率更低，循环热加载，扩散分析的预测结果与实验测量的元素分布结果存在差异的原因是重熔和再凝固。增材零件的残余应力和变形是最重要和不可避免的挑战之一，用实验方法测量和控制这些问题既费时又费钱。此外，样品的制备、尺寸和零件的形状，以及x射线或中子衍射等实验方法的准确性，都对实验结果有显著影响。一种方法是通过数值模拟计算各部位的残余应力和变形。例如，Mukherjee等人利用热机械建模研究了激光辅助定向能沉积过程中残余应力和变形的演变，以制备钢或Ti-6Al-4V合金到800H合金的不同梯度接头。作为一种新颖的方法，他们使用了传热和流体流动模型(也考虑了熔池对流的影响)来精确计算过程中的温度分布，并作为一个机械模型的输入。利用JMatPro热力计算软件计算各层随温度变化的热物理和机械性质，并作为模型的输入。图26 热模拟结果:a) 800H和钢接头沿沉积-基体界面的纵向残余应力，贯穿厚度b)残余应力，c)沿构建方向的应变。d)沿沉积-基板界面的纵向残余应力，贯穿厚度e)残余应力，f) 800H和Ti-6Al-4V接头合金沿构建方向的应变。图26显示了通过减少残余应力和变形来制造梯度连接比不同连接的优点。所有图都是在沉积第10层并将零件冷却到环境温度后绘制的。由于800H合金和钢的机械性能非常接近，因此在它们之间的不同接头界面处，残余应力和应变分布没有发生突变。因此，这两种合金之间的梯度接头在降低残余应力和变形方面并没有显示出任何优势(图26a-c)。然而，由于Ti-6Al-4V的机械性能与800H合金有很大的不同，通过在它们之间制造一个梯度接头，可以使这些合金的不同接头中残余应力和应变分布的急剧变化最小(图26d-f)。在另一项研究中，Li等人同样表明，纯铜通过DED工艺直接连接到SS304L，通过在两种材料之间添加IN718作为缓冲层，可以有效消除两种材料热膨胀系数差异引起的高残余应力导致的界面开裂问题。Zhang等人报道了在H13工具钢上直接沉积纯铜合金层的Deloro 22镍基合金作为中间层的类似效应，通过添加中间层，纵向残余应力由直接沉积界面处的~385 MPa减小到~192 MPa，得到了无裂纹的结构。5. 总结与展望5．1. 总结随着增材制造技术的出现，功能梯度材料的发展趋势日益明显。定向能沉积(DED)和一定程度上的粉床熔合(PBF)工艺是基于熔化和凝固的定向能沉积工艺的子集，在金属fgf的定向能沉积研究中占了主导地位。由于熔融和凝固现象被认为是材料科学和工程的基本概念，近年来，为了更好地理解和提高梯度金属材料的AM，在这一领域进行了一些实验和数值研究。这些研究的重要结果可概括如下:1）由于梯度结构层的不同性质和复杂的时空变化，使用适合每一层成分的优化工艺参数(特别是当相邻层的成分差异很大时)是必要的，以最大限度地减少缺陷，如未熔化颗粒、气孔、变形、残余应力、不良相、偏析和开裂。2）在金属-金属梯度材料的AM中，许多情况下，梯度结构的拉伸性能往往与最弱的母材相当，并且在该组分内发生断裂，表明母材的界面处有合适的冶金结合(梯度区)。3）在基合金(如铁基和钛基合金)之间的线性梯度结构中必然会形成脆性金属间化合物等有害化合物的情况下，开裂的敏感性很高。纯元素/其他合金粉末的非线性化学梯度或过渡路径可以有效地避免不良化合物的形成和裂纹的产生。4）在金属陶瓷梯度材料中，在微观结构中获得较高的陶瓷体积分数将有助于提高材料的硬度和耐磨性。然而，只有一定体积分数的增强颗粒才能改善梯度复合材料的拉伸性能，超过一定体积分数的增强颗粒会形成粗大的枝晶相，增加未熔体颗粒在组织中的密度，从而导致过早破坏。5）在可能的情况下，在金属-陶瓷梯度结构中应用硬和韧陶瓷相的组合，可以同时提供不开裂的富陶瓷层(由于AM工艺的高热应力)和提高力学性能。6）尽管有限的研究一直在进行梯度的金属间化合物,这些研究的结果表明,该方法有很好的能力合成高效金属间化合物合金,由于实现所需的可能性和控制每一层的微观结构梯度结构。7）现有的凝固模型能够很好地预测梯度金属材料的凝固组织和改变凝固模式的有利条件，如柱状向等轴转变(CET)。8）虽然CALPHAD方法的平衡热力学分析为预测平衡相关系和确定梯度结构中的二次相提供了有价值的信息，但由于在AM中凝固是一个非平衡过程，在加工过程中材料要经历复杂的热循环，非平衡凝固模型，如Scheil-Gulliver凝固模型，提供了一个更接近和更可靠的预测可能的相沿添加制造的梯度结构。9）先进Thermo-Calc软件及其各个模块已用于动力学分析调查的成核和增长阶段以及测量元素的化学势的梯度结构除了允许执行平衡和非平衡热力学计算。10）热机械建模具有计算热历史、变形和残余应力的高精度能力，可用于设计梯度结构和优化调幅参数。例如，通过对两种具有不同力学性能的合金之间的接头进行分级，可以有效地降低两种合金在不同接头中残余应力和应变的急剧变化。 前景尽管近年来进行了有价值的实验和数值研究，但梯度金属材料与AM体系的复杂相互作用不同于传统的冶金方法，还需要进一步研究以解决金属梯度材料的AM演变所面临的挑战。从材料科学和工程的角度来看，可以提出进一步研究的方面有:1）利用AM技术加工金属玻璃基复合材料的多个参数，需要一个针对不同梯度系统的综合优化加工条件数据库。对于更复杂的实际几何形状，AM在这方面具有独特的能力，使工业更认真地投资和参与这一领域，并根据金属FGMs的AM比例改变他们的生产线。除了在线反馈系统、实验设计的统计方法和迄今为止已经使用的体积/有限元法等数学模型外，应用人工智能(AI)和机器学习技术可以在这个问题上非常有帮助。2）当基合金系在冶金上不兼容，并且由于不需要的化合物(如脆性金属间化合物)的形成而非常容易开裂时，梯度路径的设计是非常重要的。热力学和动力学建模,特别是考虑到的非平衡条件是过程和数据库,覆盖尽可能多的梯度结构的合金元素(多组分数据库)应给予更多的关注阶段预测,因此梯度路径的设计用最少的不良的阶段。3）通过使用先进的现场表征技术(如数字图像相关(DIC)技术、现场显微技术、和同步辐射计算机断层扫描(SRCT))可以提供有用的信息，了解梯度材料在工作条件下的行为，并成为解决当前梯度结构弱点的关键一步。来源：Additive manufacturing of functionallygraded metallic materials: A review of experimental and numerical studies，Journal of Materials Research and Technology，参考文献：Koizumi M. FGM activities in Japan. ComposB Eites Part B:Engineering 1997;28(1e2):1e4.，Mahamood RM, Akinlabi E. Functionally graded materials.，Springer International Publishing; 2017.；StudartAR. Biological and bioinspired composites with spatially tunable heterogeneous Funct，Mater 2013;23(36):4423e36.

Engines are the "hearts" of all the spacecraft instrumentations. To planes in particular, engines determine the flying speed, mobility, voyage, effective load, reliability, economy and the ability to adapt the environment of them. As the most important part of an engine, the warm wheel not only transforms part of the heat and pressure of the high temperature gas into mechanical energy, but also drives compressor and some parts of accessories to work. The turbine blades are one of the essential parts of Aeroengine turbine with the most significance. Being the hot end components of high temperature, peak load and complicated structure, their designing and manufecturing performance as well as reliability will directly affect the performance level of durability and longevity of the whole machine. Therefore, the research on the problem of losing efficiency of tuibine blades has a great significance for improving the safety of operation of engines and correctly evaluating the damage form and degree. The paper first and foremost summerizes and introduces the working principles and structural composition of the warm wheels of engines; secondly, it briefly describes and analyses the form and cause of losing efficiency of turbine blades by understanding the working conditions and environment of them. Then it sums up and discusses the relevant problems of examining and preventing the failure of them. The ultimate goal of it is to avoid the accidents related to warm wheels, ensuring the safety of planes and flight.

清华大学许庆彦老师组的教师团队特别优秀，而且在学校里学书方面也是权威的，如果可以加入他的团队，一定要好好学习，锻炼。

清华大学许庆彦老师组很好。许庆彦团队在国内率先开展了航空发动机单晶高温合金涡轮叶片建模与仿真的系统深入研究，研发了具有完全自主知识产权的单晶高温合金定向凝固多尺度模拟软件系统。该获奖项目对单晶高温合金涡轮叶片定向凝固过程开展了宏、微观多尺度耦合建模，既能模拟宏观的温度场、溶质场，以及介观晶粒度，近能模拟枝晶的生长。项目成果已成功应用于涡轮叶片的制造，是国内航空发动机单晶涡轮叶片研制中首次应用的国产软件，填补了国内空白，打破了跨国公司的软件垄断，显著提升了我国单晶涡轮叶片的制备技术水平，为先进航空发动机的研制提供了坚实的技术支撑。

钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 射线检测（RT） 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。 无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】

许庆彦团队主要研究材料加工过程的宏/微观数值模拟、工艺优化与工艺CAD，研究铸造合金的制备工艺、组织与性能，铸造新合金材料与功能材料的研究与开发及高温合金熔模精铸过程的宏/微观模拟、铝合金熔体处理技术与液态质量检测与控制，培养实用型及研究型专门人才的团队，建议你参加！

许庆彦，清华大学材料学院教授，共发表期刊论文200余篇，2018年荣获北京市科学技术奖一等奖、中国产学研创新贡献奖一等奖、中国发明创业成果奖一等奖，许庆彦老师祖非常不错。