层状介质特性超声表征的原理及实验研究

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1、大连理工大学硕七学位论文摘要利用超声检测方法对材料表面改性层特性(如厚度、弹性模量、结合强度、残余应力等)进行表征是改性层质量评价研究的热点。表面改性层的厚度一般较薄，且存在一个甚至多个异质薄层，不同界面的超声回波相互叠加与干涉，增加了超声特征参量提取的难度。本文基于多层介质中超声波的传播特性，通过求解声波波动方程得出了声波在水／涂层／基体三层结构中传播时声压反射系数的表达式。进一步得出了声压反射系数模Ir(．DI极小值与涂层声速和厚度之间的关系。利用计算得到的涂层声速数值，对不同辐照次数涂层试样中的衰减变化进行了分析。利用该方法

2、对不锈钢基体上喷涂的厚度为50p．m的Cr203陶瓷涂层进行了无损评价。采用强流脉冲离子束(HIPIB)辐照的方式获得了3块特性不同的涂层试样．利用超声水浸聚焦方法获得了不同辐照次数下涂层试样的回波信号及其反射系数谱，计算了各涂层中的声速数值，并比较了超声波衰减系数与频率之间的关系。结果表明，随着辐照次数的增加，涂层中的声速不断增大，对应于0、1、5次辐照试样，涂层中的声速值分别为2002rrgs、2099m／s和2197m／s。涂层中衰减系数与频率之间满足口_A厂”的关系，辐照后A和胛的数值都随辐照次数的增加而减小，对应于0、1

3、、5次辐照试样分别为0．046、0．026、0．020和1．702、1．658、1．649。涂层中总的衰减值随着辐照次数的增加而不断减小。对应于0、1、5次辐照试样，当超声波的频率为20MHz时，涂层中的衰减值分别为7．51Np／mm、3．76"Np／mm和2．86Np／mm。在分析了陶瓷涂层横截面SEM结果后认为，涂层衰减系数的减小与其内部孔隙率和微裂纹数量的减小有关。辐照改性层特性的超声无损表征为材料表面改性层质量评价提供了很好的途径。关键词：超声无损表征；声压反射系数；CrzOa陶瓷涂层；强流脉冲离子束辐照大连理工大学硕士学

4、位论文ThePrincipleandExperimentalResearchofUltrasonicCharacterizationforLayeredMediumAbstractUltrasonicnondestructivecharacterizationforthepropertiesofmodifica廿onlayersofmaterialssurface(such觞geometryscale，elasticmodulus，bondingstrengthandresidualslxessetc)hasbeenwidelys

5、tudiedrecently．Sincethethicknessofmodificationlayersissmallanditincludesheterogeneousthinlayers，ul仃asonicsignalsfromheterogeneityinterfacesoverlappedandinterferedwhichmakestheultrasonicparametershardtobeacquired．T1lispapersolveswavefluctuantequationandgetstheexpressio

6、nformofreflectioncoefficientwhenwavetransmitsinthreelayeredstroctureaswater／eoating／substrate．basedontheprincipleofultrasonictransmitsinmulti．1ayeredstructure．nlerelationshipbctweentheminimumofthemodcofultrasonicreflectioncoemeient,ultrasonicvelocityandCOatingdepthisa

7、cquired．肌硷changingofultrasonicattenuationinthecoatingscallbeanalyzedwhenthevelocityisealculated．Usingthismethod,Cr203Cel'a／niccoatingswhichwere50proandsprayedonstainlesssteelwereevaluatednondestmctively．High-intensitypulsedionbeam(HIPIB)methodWasusedtopr印arethreespeci

8、menswhiehhavedifferemcharacterization．Thereflectionwavesignalandthereflectioncoefficientspectrumofthecoatingswereobtainedusi