陶瓷材料檢測中無損檢測技術的應用探析

摘 要：概述了陶瓷材料檢測中無損檢測技術的概念及特性，例舉分析了幾項常用無損檢測技術，并根據當前研究成果，分析和展望了陶瓷材料檢測中無損檢測技術的發展前景。

文獻標志碼：A

文章編號：1006-2874(2015)04-0037-02

DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2015.04.010

收稿日期：2015-06-20。

修訂日期：2015-06-25。

通信聯系人：周 碧，女，助理工程師。

Received date: 2015-06-20.

Revised date: 2015-06-25.

Correspondent author:ZHOU Bi, female, Assistant Engineer.

E-mail:272986895@qq.com

Application of NDT Technology in Ceramic Material Testing

ZHOU Bi

(Jiangxi Industrial Ceramic Quality Supervision and Inspection Center, Pingxiang 337000, Jiangxi, China)

Abstract: This paper mainly introduces the concept and characteristics of nondestructive testing (NDT) technology. Then some commonlyused NDT methods are discussed, their recent research situations described and future developments predicted.

Key words: ceramic material; NDT technology; test; defect

0 引 言

隨著當前文化、科技的發展，陶瓷已經不局限于作為食器和裝飾材料使用，生產者利用其耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優良特性應用于化工、航空航天等現代工業中，取得顯著經濟成效。研究結果表明，陶瓷表面或亞表面若存在10微米至60微米數量級缺陷，將有可能會導致陶瓷在運用過程中遭受破壞。因此，陶瓷產品投入市場之前對其進行無損技術檢測是必要的舉措。

1 無損檢測技術概述

所謂無損檢測技術，是指在不破壞被檢測物原有物理狀態、化學性質的前提下，運用某種方法判斷被檢測物是否合乎檢測標準的一種技術。目前，該種檢測形式可有效避免被檢測物原有價值流失，因此在各行各業得到了廣泛應用。當然，每個行業中無損檢測技術所依據的理論依據和具體目標均有所差異。其中，對于陶瓷材料而言，無損檢測的具體目的應當是通過技術檢測排除陶瓷具有裂紋、氣孔、結塊及夾雜等缺陷的可能性。一般情況而言，為了避免陶瓷材料在使用過程中被損壞，需要檢出60微米至600微米的缺陷。針對裂紋生長緩慢的陶瓷，需檢出20微米至200微米的缺陷，針對材料韌性要求較高的陶瓷，需檢出10微米至50微米的缺陷，針對用于精密部件的陶瓷，則需檢出1微米至30微米的缺陷。

2 簡析現階段無損檢測技術在陶瓷材料檢測中的應用形式

近些年來，隨著科學技術的更新換代，應用于陶瓷材料檢測中的無損檢測技術已經不僅僅局限于超聲檢測、表面浸透檢測、超聲檢測、顯微鏡檢測、X射線檢測等。下文主要就目前使用范圍較為廣泛或值得推廣應用的一些技術進行探討。

2.1 超聲檢測技術

超聲檢測是應用于陶瓷材料檢測中應用范圍最廣的無損檢測技術，不論是在缺陷檢測方面還是判別材質化學特性方面均具有良好的效果。其主要是依托于超聲波的聲速及超聲波的衰減這兩個參量的數據來獲取陶瓷材料微觀組織及力學性能信息，由此判定陶瓷拆料的內部損耗量及缺陷性質。

依據散射理論中相關論據，在陶瓷材料檢測中應用無算檢測技術極有可能會檢出尺寸為波長1.8%的缺陷。當然這僅僅是一種基于科學理論的論斷，不過一些科學家的試驗結果也證實了上述論點的可行性。曾有研究者在碳化硅陶瓷材料檢測中運用超聲檢測技術時，采用了25 MHz聚焦探頭，結果顯示在發現材料中存在有半徑50微米的空穴時，此時超聲波的波長為400微米左右。

2.2 X射線層析成像檢測技術

X射線層析成像檢測技術同超聲檢測技術一樣，均同時應用于醫學臨床，該種技術在陶瓷材料檢測中應用范圍也較為廣泛。其依托的是X射線透過被檢測物體所獲取的某種物理量測定值，以測定值為依據重建陶瓷材料某一選定斷面上的某種物理量，如此反復便可組建陶瓷材料內部的三維圖像。

該種技術的優勢在于：其一，空間分辨率和密度分辨率較高，一般情況下低至0.5%；其二，檢測對象不僅包含陶瓷材料，還可對空氣及金屬材料予以檢測，檢測范圍大；其三，物理特性和成像性能高；其四，不受陶瓷材料物理形態和結構的約束。雖然其優勢明顯，但是也存在一些局限性，諸如該種方法檢測效率低且成本高昂，因此如若是大型陶瓷材料，則不應應用該種方法。

2.3 紅外熱成像檢測技術

紅外熱成像檢測技術簡稱紅外無損檢測技術，是一種基于普朗克理論，結合熱輻射物理現象的檢測技術。簡化而言，在陶瓷材料檢測中，因為存在缺陷地方同完好表面的溫度會存在落差，因此將紅外光投射至陶瓷材料，檢測者根據紅外線在陶瓷物件表面上的溫度變化或掃描記錄來判斷被測物體是否出現缺陷。

根據信息處理方式及對被測物件的加熱情況可以將紅外熱成像檢測技術分為兩類：①主動式檢測技術：主要運作方式是在檢測工作開展前采用熱源對被測物件進行加熱處理而后進行掃描檢測的一種形式；②被動式檢測技術：主要運作方式是在不許熱源進行加熱的前提下直接應用紅外輻射進行檢測的一種形式。不論是哪種形式，都需在可遠距離操作的條件下開展這項檢測工作。

這種檢測技術較之于上述兩種檢測技術應用范圍稍小，雖然其靈敏度高，操作便捷安全，但是檢測結果極易受被測物體表面影響和背景輻射干擾，因此可能會出現無法精確測定缺陷大小及位置的情況。

3 試論陶瓷材料檢測中無損檢測技術的應用前景和發展方向

上文已經詳細分析了目前在陶瓷材料檢測中應用范圍較廣的三種無損檢測技術。當然，除卻上述幾項數據，近些年來，一些新型無損檢測技術也開始應用至該項檢測項目中來，雖然仍然存在一些弊端，但是不可否認的是它們的運用也彌補了一些傳統技術方法難以實現的精準度。如：AE聲發射檢測技術以及超聲波顯微成像技術等。

以AE聲發射檢測技術為例，該種技術在陶瓷材料檢測中運用可以準確判定陶瓷材料的固化情況及粘結狀態，并可預測材料的最終強度。但是，與此同時，該種技術也存在弊端。即AE聲信號會因為材料裂紋變小而變小，因此可能會導致檢測過程中，受檢測環境及檢測器自身噪聲的影響而難以發現既有缺陷。不過不可忽視的是，近幾年來，針對AE聲發射檢測技術的缺陷衍生出了可直接測定位移的壓電轉換器及脫離于轉換器、介質形態資料的AE原波形分析法等技術或理論。無疑，這對于AE聲發射檢測技術的后期運用和推廣會起到促進作用。反之，相關檢測技術的優化也會推動陶瓷材料檢測能力的不斷提升。兩者相互促進，相互依存，定會取得良好的共同發展態勢。

4 結束語

根據上文可以預見，隨著自動化進程加快，以及信息數據處理技術提升，陶瓷材料檢測中無損檢測技術勢必會逐步縮小自身缺陷，出現更為優異的技術形式，而這些技術形式也會逐漸在陶瓷材料檢測中發揮其應用效用。