徐濱士院士論文摘錄回顧：再制造涂層無損檢測技術(shù)研究進展

超聲波檢測方法按檢測原理不同，主要分為脈沖反射法、穿透法和共振法等，而其中的脈沖反射法根據(jù)判斷缺陷情況的回波性質(zhì)的不同，又包括缺陷回波法、底面回波高度和底面多次回波法。

目前，超聲檢測技術(shù)在焊縫缺陷等工業(yè)檢測方面已經(jīng)得到比較成熟的應(yīng)用，國內(nèi)外許多工作者在該領(lǐng)域進行了大量的研究。

盛朝陽等開發(fā)了TOFD（時間渡越衍射法）缺陷檢測及定位系統(tǒng)對焊接中裂紋類缺陷進行定位、定量檢測，應(yīng)用該系統(tǒng)對模擬試件進行了檢測，獲得的D、B掃描圖像清晰、直觀、易分辨、噪聲低，能迅速確定缺陷位置，可以為實際焊縫質(zhì)量評價提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

郭立偉等研究了超聲波自動檢測過程中影響C掃描圖像成像質(zhì)量的各種參數(shù)，并對模擬試件進行了超聲水浸檢測，獲得焊縫中的模擬缺陷圖像，通過與X射線照相圖片對比，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超聲法可以檢測出表面粗糙度較小的T型鈦合金激光焊縫表面以下1.0~2.5 mm深處、直徑>0.3 mm的缺陷。

湯桂榮等研究了應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)對鋁合金材質(zhì)封閉母線焊縫的缺陷進行檢測和定位，檢測實例表明，超聲法對缺陷的定位準確，定位誤差<2%。 

相關(guān)的研究表明，采用合適的檢測方式（如表面波），超聲檢測技術(shù)可望在再制造涂層表面和近表面的微裂紋、微孔隙、氧化夾雜等微缺陷和疲勞裂紋等的檢測中得到更為深入的應(yīng)用。

渦流檢測對導電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高，相對超聲檢測來說具有不需耦合劑的優(yōu)點，適用于檢測合金和其他導電涂層的表面和近表面的疲勞裂紋等缺陷。

Noritaka Yusa等研究了渦流反演技術(shù)是否適用于粗糙表面的鉻鎳鐵合金焊縫的缺陷尺寸定位，使用6種不同的渦流探頭進行渦流檢測，并評價了6個探頭的效率。結(jié)果顯示，如果使用合適的探頭，即使焊件的表面粗糙，在渦流檢測過程中鉻鎳鐵合金焊縫也不會引起大的噪聲，可以得到理想的檢測結(jié)果。

張斌強等利用寬頻語脈沖渦流檢測技術(shù)對硬鋁材料標準試件不同深度的表面缺陷進行了檢側(cè)，分析了差分信號的特征值與缺陷深度之間的關(guān)系，試驗表明峰值與缺陷的深度呈線性關(guān)系，且采用一階微分信號分析可提高脈沖渦流檢測系統(tǒng)的線性度。

徐宋娟等采用外穿過式線圈對刻有人工缺陷的不銹鋼異型管件和普通管件進行了渦流檢測試驗，通過渦流阻抗平面圖分析和數(shù)據(jù)整理，發(fā)現(xiàn)外穿過式線圈在最佳檢測頻率時可以檢測出異型不銹鋼管件表面深0.20 mm的周向槽模擬的缺陷。

張思全等采用一種小波分析方法對采集核電站熱交換管道、壓力容器等關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕裂紋渦流檢測信號進行了預處理，減少了噪聲及非缺陷信號，并提取了缺陷信號特征，然后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對裂紋形狀進行了重構(gòu)。

應(yīng)用渦流檢測技術(shù)時，還要注意它的一些局限性：只能檢測導電材料；信號不夠直觀；只能給出有無缺陷的結(jié)論，難于進一步對缺陷進行定性、定位和定量。

金屬磁記憶檢測技術(shù)對零件表面和深達幾十毫米的缺陷均可檢測，檢測速度快，在壓力容器、電站、管道和航空等領(lǐng)域已展開了缺陷檢測的應(yīng)用。 

董麗虹等對于金屬磁記憶技術(shù)在鐵磁材料的應(yīng)力集中、缺陷和殘余應(yīng)力方面的檢測進行了大量的研究，分析磁記憶信號對不同應(yīng)力集中程度、疲勞裂紋及殘余應(yīng)力的反映，發(fā)現(xiàn)金屬磁記憶技術(shù)適宜表征鐵磁材料存在磁導率急劇變化的位置；對于應(yīng)用磁記憶信號表征殘余應(yīng)力還有進一步的深入研究。

應(yīng)用金屬磁記憶技術(shù)對鐵磁性構(gòu)件中疲勞裂紋的擴展進行了檢測，對中心裂紋平板試件進行拉-拉疲勞試驗，而后在不同疲勞周次的試件表面測試了Hp(y)等磁記憶相關(guān)參數(shù)，結(jié)果表明：金屬磁記憶技術(shù)對于監(jiān)測鐵磁材料的疲勞裂紋擴展簡單可行。

朱有利等針對高壓五裝甲鋼板裂紋利用金屬磁記憶方法進行了檢測，采用預制裂紋-疲勞試驗-金屬磁記憶檢測-信號比較分析的標定方法，對不同預制裂紋深度、不同疲勞載荷幅、不同載荷循環(huán)周次的試樣進行了研究。結(jié)果表明：漏磁場法向分量的變化率與裂紋深度成正比；載荷幅越大，載荷循環(huán)周次越多，漏磁場法向分量的變化率越大。

由于金屬磁記憶檢測技術(shù)不僅可以檢測鐵磁材料的疲勞裂紋等成形缺陷，對于應(yīng)力集中這種缺陷的萌生和高發(fā)區(qū)域也可以進行表征和定位?？梢?，對于再制造涂層從應(yīng)力集中到疲勞裂紋的萌生和擴展再到疲勞破壞的這一過程的各個階段，磁記憶技術(shù)均能進行檢測。所以，磁記憶檢測技術(shù)在再制造零件的缺陷檢測和質(zhì)量控制方面應(yīng)用前景廣闊。但是，磁記憶的微觀機理至今也沒有一個統(tǒng)一清晰的理論，檢測的定量化和標準化也需要進行大量的工作來完善。

從20世紀50年代初興起至今的幾十年來，聲發(fā)射技術(shù)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測和評價重要設(shè)備（如壓力容器、核反應(yīng)堆等）的服役安全性以及焊接過程的質(zhì)量監(jiān)控和焊縫的缺陷檢測等工業(yè)領(lǐng)域。

大量的研究表明，材料斷裂包含的裂紋成核、裂紋擴展和最終斷裂三個階段都是強烈的聲發(fā)射源，多余的能量全部以彈性應(yīng)力波的形式釋放出來，對于裂紋形成也有諸如位錯塞積理論、位錯反應(yīng)理論和位錯銷毀理論等解釋，這些研究為聲發(fā)射用于監(jiān)測再制造涂層內(nèi)部疲勞裂紋的萌生和擴展過程提供了理論基礎(chǔ)。

Y.C. Zhou等采用聲發(fā)射研究熱障涂層系統(tǒng)破壞的演變過程，微觀觀察和聲發(fā)射檢測均顯示疲勞裂紋分為兩種形式：表面裂紋和界面分層。

L. Fu等結(jié)合聲發(fā)射的熱震試驗考查等離子噴涂梯度熱障涂層的斷裂行為，采集了梯度涂層熱循環(huán)中驟冷階段的聲發(fā)射信號，分析認為較高數(shù)值范圍的聲發(fā)射能量數(shù)值和積累數(shù)值與宏觀裂紋的形成和擴展有關(guān)，而微裂紋和相變只會增大較低數(shù)值范圍的聲發(fā)射信號。

Fujun Wang等利用聲發(fā)射技術(shù)對五種不同粉末材料激光熔覆過程中產(chǎn)生的裂紋進行了在線測試，并通過有限元分析計算出裂紋萌生和擴展的溫度區(qū)間。

Thomas Ganne等利用聲發(fā)射技術(shù)分析了磁控濺射鎢涂層在拉伸和四點彎曲試驗中的斷裂機理。

Min–Rae Lee等使用聲發(fā)射技術(shù)研究了Nb3Sn基復合超導電薄膜在室溫下的顯微變性行為和斷裂機理。使用聲發(fā)射的振幅、持續(xù)時間、振鈴數(shù)等參數(shù)分析了Nb3Sn基復合超導電薄膜拉伸行為中有代表性的變形參數(shù)如彈性、屈服和裂紋等。結(jié)果表明，聲發(fā)射技術(shù)在評估Nb3Sn基復合超導電薄膜的變形行為中非常有效。