鈦合金中微裂紋的超聲紅外熱像檢測技術研究①

敦 怡，周兆英，伍 玲，王栓杰

(1.清華大學精密儀器與機械學系，北京 100084;2.軍械工程學院，石家莊 050003)

鈦合金中微裂紋的超聲紅外熱像檢測技術研究①

敦 怡1，2，周兆英1，伍 玲1，王栓杰2

(1.清華大學精密儀器與機械學系，北京 100084;2.軍械工程學院，石家莊 050003)

研究了超聲紅外熱像檢測技術的原理，利用有限元分析方法，建立了鈦合金刀具樣件和裂紋的二維熱傳導有限元模型，通過有限元數值計算方法，對超聲波在裂紋處激發的熱源引起的瞬態溫度場進行分析，然后對含有微裂紋的鈦合金刀具樣件進行實際檢測。結果表明，超聲紅外熱像檢測技術對鈦合金材料中的微裂紋定性檢測快速有效，且是無損檢測。對微裂紋檢測的實驗結果與利用有限元方法計算結果基本一致，證明有限元模型的正確性，并為鈦合金材料中微裂紋的定量檢測提供了新的方法和參考依據。

紅外熱像;超聲檢測;鈦合金;微裂紋;有限元

0 引言

鈦合金材料具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于航空航天等領域。但其切削加工困難，生產工藝復雜，故在鈦合金材料制備、機械加工及設備服役過程中，往往會產生各種微缺陷。微缺陷多數存在于機械設備和工程結構構件的疲勞損傷初期階段，占結構材料整個疲勞壽命的80% ～90%，是造成機械設備和工程結構的重大事故隱患［1］。目前，針對鈦合金材料和構件的無損檢測，主要是應用超聲波檢測方法，國內外都有相應的標準。但標準中規定的缺陷尺寸都較大，對微缺陷的檢測還未有統一的方法和標準。……