金屬板材織構(gòu)系數(shù)的超聲波測量.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、金屬板材是材料成形加工中常用的材料,化工設(shè)備多由金屬板材制成。在細(xì)觀尺度下,金屬多晶體板材可視為大量微小晶粒的集合體。晶粒彈性、塑性性質(zhì)的各向異性導(dǎo)致金屬多晶體材料的宏觀彈、塑性性質(zhì)不僅取決于單晶的材料性質(zhì),而且取決于多晶體中的晶粒取向分布。晶粒取向分布可用取向分布函數(shù)(ODF)來表示,其系數(shù)稱為織構(gòu)系數(shù),織構(gòu)系數(shù)的超聲波測量可用于快速檢測材料在加工過程中的各向異性性質(zhì),指導(dǎo)金屬材料的加工生產(chǎn)。
   多晶體彈性本構(gòu)的各向異性直

2、接造成多晶體內(nèi)超聲波速的各向異性,如果能夠精確測量各向異性多晶體內(nèi)不同方向上的超聲波速,則可以求得反映多晶體各向異性程度的織構(gòu)系數(shù)。本文研究了當(dāng)超聲波沿板材厚度方向傳播時超聲波速與織構(gòu)系數(shù)的關(guān)系,給出了c420和c400與超聲波波速的表達(dá)式,該表達(dá)式的好處在于可消除密度及板材厚度對測量織構(gòu)系數(shù)的影響,而且可使用一個探頭同時測得三種波速,使得測量結(jié)果更為精確;同時,本文還研究了當(dāng)超聲波在立方晶粒正交金屬板材平面內(nèi)沿任意方向入射時超聲波波速

3、及其偏振方向與織構(gòu)系數(shù)的關(guān)系,采用線性化的辦法使得復(fù)雜的表達(dá)式變得簡潔。借助這些化簡后的表達(dá)式,給出了織構(gòu)系數(shù)c420和c400的另一種表達(dá)式,同時給出了織構(gòu)系數(shù)c440與超聲波波速的關(guān)系,并通過算例驗證了推導(dǎo)過程中的線性化對測量結(jié)果造成的影響可忽略不計。另外,本文通過多元函數(shù)求極值的辦法給出了織構(gòu)系數(shù)的極值。
   本文利用超聲波設(shè)備RETIC-SNAP-5000借助電磁傳感器(EMAT)測量了2mm鋁板的織構(gòu)系數(shù)c400和c

4、420,該試驗結(jié)果與復(fù)合材料壓電探頭(PZT)測量得到的鋁板織構(gòu)系數(shù)結(jié)果一致,該試驗驗證了電磁傳感器測量金屬板材織構(gòu)系數(shù)的可靠性。而且在織構(gòu)系數(shù)的測量過程中,電磁傳感器可同時測量出沿厚度方向傳播的沿三個不同方向偏振的波(即偏振方向為厚度方向的縱波,偏振方向為壓制方向的橫波和偏振方向為橫向的橫波)傳播時間,相比復(fù)合材料壓電探頭而言,電磁傳感器測量的精確度更高。
   本文還采用回波法測量了特定方向超聲波在10mm鋼板試件中的傳播時

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