材料的结构检测超声波检测方法.ppt

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第4讲材料的结构检测
、定量金相分析技术

、透射电镜分析





超声波检测的物理基础
超声波发射声场与规则放射体的回波声压
仪器、探头和试块
超声波探伤方法和通用探伤技术
(一)超声波检测的物理基础
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作住复周期性的运动,称为机械振动。某质点在介质内振动能激发附近质点的振动。振动在弹性介质内的传播过程,称为波。声波是一种在气体、液体、固体中传播的弹性波。它分为次声波、可闻声波、超声波及特超声波,其频率界限如图。
一、超声波的一般概念

第4讲材料的结构检测
第4讲材料的结构检测
(1)超声波方向性好。在材料检测中,使用超声波的频率为毫米数量级。它可以像光波一样具有良好的方向性,可以定向发射,犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找所需物品一样在材料中发现缺陷。
(2)超声波能量高。超声波的频率远高于声波,而声强与频率的平方成正比,因此超声波的能量远大于声波的能量。
(3)穿透力强。超声波在大多数材料中传播时,传播能量损失小,传播距离大,穿透能力强,在金属材料中穿透能力可达数米。在一些非金属材料、复合材料中穿透能力也可达一米,这是其它检测方法无法比拟的。
(4)能在异质界面产生反射、折射和波形转换。在超声波检测中,遇到材料的异变界面,超声波要产生反射、折射和波形转换。
特点
第4讲材料的结构检测
(1)纵波L:质点振动方向和传播方向一致的波,称纵波,它能在固体、液体、气体中传播。

第4讲材料的结构检测
(2)横波S:质点振动方向垂直于传播方向的波,称横波,它只能在固体中传播。
第4讲材料的结构检测
(3)表面波R:当材料介质受到交变应力作用时,产生沿介质表面传播的波,称为表面波。它是瑞利1887年首光提出来的,因此表面波又称瑞利波。
表面波在介质表面传播时,介质表面质点作椭圆运动,椭圆长轴垂直于波的传播方向,短轴平行于波的传播方向。椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成,即纵波和横波的合成,因此表面波只能在固体介质中传播,且表面波的能量随传播深度增加而迅速减弱。
第4讲材料的结构检测
(4)板波:在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波,称为板波。按介质质点振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。
SH波:SH波是水平偏振的横波在薄板中传播。薄板中各质点的振动方向平行于板面而垂直于波的传播方向,相当于固体介质表面的横波。
兰姆波:兰姆波又分为对称型(S型)和非对称则(A型)。
对称(S型)兰姆波的特点是薄板中心质点作纵向振动,上下表面质点作椭圆运动,振动相位相反、并对称于中心。
非对称(A型)兰姆波特点是薄板中心质点作横向振动,上下表面质点作椭圆运动,相位相同,不对称。
第4讲材料的结构检测

(1)气体和液体中的声速