Способ возбуждения калибровочных сигналов акустической эмиссии Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть 1 спользонано при калибровке и градуировке приборов, используемых при неразрушающем контроле методом акустической эмиссии (АЭ),

Цель изобретения - повышение стабильности воспроизведения параметров сигналов АЭ за счет обеспечения постоянного фазового состава материала образца при многократном воспроизведении мартенситного превращения (МП).

,На фиг.1 представлена блок-схема устройства для регистрации и анализа АЭ, возникающей при реализа1|;ии способа возбуждения калибровочных сигналов АЭ; на фиг.2 - график зависимости среднего квадратичного напряжения на входе измерительной системы устройства для регистрации и анализа АЭ при осуществлении 10-го (а) и 40-го (б) термоциклов нагружения при реализации способа возбуждения калибровоч ных сигналов АЭ.

Способ возбуждения калибровочных сигналов АЭ заключается в следующем.

В. качестве материала образца выбирают сплав Ti - 51,0 ат.% Ni и подвергают его гомогенизирующему и ста- билизируюр|ему отжигам. Затем осущест вляют термическое нагружение образца в ходе которого образец охлаждают и направляют с одинаковой скоростью в одинаковом температурном интервале прямого и обратного МП. При каждом цикле термического нагружения обрат- ное МП сопровождается генерированием :в образце сигналов АЭ со стабильными параметрами, которые используются в качестве калибровочных сигналов.

Устройство для регистрации и анализа АЭ содержит сосуд Дьюара 1, образец 2, пьезопреобразователь 3 и волновод (не показан), осуществляющий акустический контакт-пьезопреоб- разователя 3 с образцом 2 и выполненный из специальной стали, не претерпевающей МП в рабочем диапазоне температур.Устройство также содержит последовательно электрически соединенные предварительный усилитель 4, основной усилитель 5, например типа У2-8, работающий в селективном режиме на частоте 100+5 кГц, и линейный детектор 6, осуществляющий регистрацию среднеквадратичного напряжения. Вход усилителя 4 соединен с выходом

0

0

5

пьезопреобразователя 3. Кроме того, устройство содержит интегратор 7 с порогом дискриминации 0,3 В, вход которого соединен с выходом усилителя 5.

Способ возбуждения калибровочных сигналов АЭ осуществляется следующим образом.

Образец 2 в виде пластины размером 20x5x0,5 сплава TL-51,0 ат.% Ni отжигают в вакууме при 850 С в течение 1 ч и закаливают. После гомогенизирующего отжига проводят стаби- 5 лизирующий отжиг при 600 С. Для зто- го образец 2 нагревают со скоростью 0,6 град/с до 600°С, выдерживают в течение 5-10 мин и охлаждают на воздухе. Поверхность образца 2 травят для снятия слоя, подвергщегося воздействию среды. Осуществляют акустический контакт пьезопреобразователя 3 с образцом 2 и опускают его в сосуд Дьюара 1, фиксируя его на определенном уровне относительно жидкого азота.

В результате происходит охлаждение образца до -100°С со скоростью, лимитируемой градиентом температур Q между образцом 2 и окружающей средой . В ходе охлаждения при прямом МП материал также запасается постоянным значением упругой знергии. Затем извлекают образец 2 из сосуда Дьюара 1 и нагревают его на воздухе до комнатной температуры со скоростью, также лимитируемой градиентом температур между образцом 2 и окружающей средой. При этом происходит обратное МП, сопровождаемое генерированием АЭ. Сигналы АЭ поступают на п ьезопреоб- разователь 3 и трансформируются им в электрические сигналы, усиляемые усилителями 4 и 5 с общим коэффициен- g том усиления около 120дБ и регистрируемые детектором 6 и интенсиметром 7. Температура начала излучения АЭ лежит в пределах от до , а конец излучения АЭ наступает при достижении температуры .

Многократно повторяя циклы охлаждения-нагрева со скоростями, имеющими одинаковый закон изменения во времени в одинаковом температурном интервале, получают стабильное воспроизведение параметров сигналов АЭ. Для 40 циклов получены среднее значение скорости счета, равное 13307 со стандартным отклонением G 1548,

35

0

0

55

31357831

и среднее значение напряжения на вхотг

де усилителя 4, равное 1,022 мкВ со стандартным отклонением G 0,043 (фиг.2). Полученные .сигналы АЭ используют для калибровки пьезопреоб- разователя 3,

При термоциклировании материалов с эффектом памяти на основе никелида Титана происходят прямые и обратные МП. Высокотемпературная фаза, имеющая кристаллическую решетку типа CjCl (кубическая р(В2)фаза), претерпевает превращение B2- R- B19 (R - промежуточная ромбоэдрическая структура, В19 - моноклинный мартенсит). Б сплаве Ti - 51 ат.% Ni основным механизмом генерирования АЭ в отличие от сплава с другой концентрацией Ni является рассеивание при обратном МП упругой энергии, накопт ленной при прямом МП. Для использо- данного механизма необходимо стабилизировать структуру, т.е. связать часть никеля химическим путем, что достигается нагревом до температуры ниже, чем температура нижней границы гомогенности 625 С, но вполне достаточной, чтобы диффузорные процессы протекали более активно.

При стабилизирующем отжиге происходит выпадение второй фазы в виде частиц , , а оставшаяся р -фаза уже более не претерпевает распад, т.е. структура становится стабильной по фазовому составу. Кроме того, та- кой отжиг стабилизирует не только фазовый состав, но и структуру материала, переводя его в более равновесное состояние, благодаря протеканию процессов возврата и частичной рекристаллизации, что снижает нестабильность параметров АЭ, связанную с возможными дефектами структурных составляющих .

Сопровождающая обратное Ш АЭ имеет стабильные параметры, поскольку при прямом МП упругая энергия.в связи с постоянным фазовым составом уже не меняется и запасается структурой строго постоянной величины. Естественно строго постоянная энергия рассеивается и при обратном МП,

0 причем в связи с тем, что межфазная граница при термоупругом МП исходя из особенностей кристаллографии двигается как вперед, так и назад по одному пути, форма кривых параметров

5 АЭ повторяется при многократных циклах даже в деталях.

После обработки сплав может вьщер- жать большое .число циклов с сохранением постоянства АЭ. Однако, при мно0 гократном термоциклировании возможно некоторое накапливание нестабильности что связано с протеканием процессов типа старения. В этом случае проводится еще один дополнительный стаби5 лизирующий отжиг и образец вновь готов к возбуждению калибровочных сигналов АЭ. Формула изобретения

Способ возбуждения калибровочных сигналов акустической эмиссии, заключающийся в том, что осуществляют термическое нагружение образца в области мартенситного превращения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности воспроизведения параметров сигналов акустической эмиссии, выбирают в качестве материала образца сплав Ti-51,0 ат.% Ni, до нагружения подвергают образец

0 гомогенизирующему и стабилизирующему отжигам, а термическое нагружение образца осуществляют последовательными охлаждением и нагревом в температурном интервале прямого и обратного мартенситного превращения.

0

5

№. /

5

0.3

180

Редактор П.Гереши

3SO 5120 SpeffJ,C (Риг.2

Составитель В.Гондаревский

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пклипенко

Заказ 5991/43 .Тираж 776 Подписное ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, -i

Изобретение относится к области акустических измерений. Целью изобретения является повышение стабильности воспроизведения параметров сигналов акустической эмиссии (АЭ) вследствие обеспечения постоянства фазового состава материала образца при многократном повторении прямого и обратного мартенситного превращений благодаря спетщальной обработке ни- келида титана. Образец из сплава Ti-51,0i ат.% Ni подвергают гомогенизирующему и стабилизирующему отжигам. Затем образец охлаждают и нагревают в температурном интервале прямого и обратного мартенситного превращения. Повторяя многократно циклы термического нагруженйя, сохраняют одинаковую скорость охлаждения и одинаковый температурный интервал. При обратном мартенситном превращении генерируются сигналы АЭ, параметры которых стабильны во времени. 2 ил. с & (Л с 00 ел СХ)