《渗透检测》PPT课件

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1、第五章渗透检测渗透检测是一种检测材料（或零件）表面或近表面开口缺陷的无损检测技术。它几乎不受被检部件的形状、大小、组织结构、化学成分和缺陷方位的限制，可广泛适用于锻件、铸件、焊接件等各种加工工艺的质量检验，以及金属、陶瓷、玻璃、塑料、粉末冶金等各种材料制造的零件的质量检测。渗透检测受被检物体表面粗糙度的影响较大，不适用于多孔材料及其制品的检测。5.1渗透检测的基本原理5.1.1渗透检测的基本原理是一种以毛细作用原理为基础的检测技术，主要用于检测非疏孔性的金属或非金属零部件的表面开口缺陷。将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施加到被检对象的表面，由于毛细作用，渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中，

2、清除附着在工件表面的多余渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新吸附到零件表面上，就形成放大了的缺陷显示，即可检查出缺陷的形貌和分布状态。5.1.2渗透检测的特点1.不受材料组织结构和化学成分的限制有色金属、黑色金属、塑料、陶瓷及玻璃等。2.灵敏度高可清晰地显示宽0.5μm、深10μm、长1mm的裂纹。3.设备简单、携带方便、检测费用低、适于野外工作4.不适于检查多孔性或疏松材料制成的工件或表面粗糙的工件5.只能检测表面开口缺陷6.只能检出缺陷表面分布，不能定量5.2渗透检测的物理基础5.2.1表面张力和表面张力系数5.2.1.1表面张力由于表层分子受到内部分

3、子的吸引，都趋向于挤入液体内部，以使液体表面层尽量缩小，结果在表面的切线方向上便有一种缩小表面积的力，称为表面张力。表面张力产生的原因：液体表面分子受内部液体分子的吸引力大于气体对其的吸引力，使其合力为向下的力，此合力即表面张力，方向指向液体内部，力图使液体表面积收缩到尽可能达到的最小程度。5.2.1.2表面张力系数表面张力与液面的长度l成正比f＝σl，σ＝f/l，称为表面张力系数，单位N/m。因此，表面张力是施于液体表面单位长度上的力。表面张力系数与液体的种类和温度以及有无杂质有关。一般，易挥发液体的表面张力系数比不易挥发的液体的表面张力系数小；同种液体，温度越高，表面张力系数越小，表

4、面张力也越小；当液体中含有杂质时，会使表面张力系数降低。5.2.2润湿现象5.2.2.1润湿和不润湿能被水润湿的物质叫亲水物质，如玻璃、石英、方解石、长石等；不能被水润湿的物质叫做疏水物质，如石蜡、石墨、硅黄等。5.2.2.2接触角和润湿方程1.接触角θ液面在接触点的切线与包括该液体的固体表面之间的夹角（从三相交点向液体表面做切线，与固液界面之间的夹角即为接触角。）2.润湿方程:cosθ=(FS-FSL)/FL（这是因为FS=FLcosθ+FSL）θ<90度时称为润湿，θ越小润湿性越好θ>90度，称为不润湿渗透检测中，渗透液对工件表面的良好润湿是进行渗透检测的先决条件。只有当渗透液能充分

5、润湿工件表面时，渗透液才能向狭窄的缝隙内渗透。此外，渗透液还必须能润湿显像剂。5.2.3毛细现象5.2.3.1毛细管和毛细现象润湿的液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润湿的液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象，称为毛细现象。5.2.3.2毛细现象中的液面高度1.毛细管内的液面高度管内液体形成凹面，产生拉应力使管内液面上升：FU=2σπr2/R=2σπrcosθ管内液体自重：FD=ρπr2hg则h=2σcosθ/rρg2.两平行板间的液面高度润湿的液体在间距很小的两平行板间也会产生毛细现象。同样有：h=σcosθ/rρg。柱形液面上升的高度与球形液面上升的高度。5.2.4表面活性和表面活性剂5

6、.2.4.1定义能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性。具有表面活性的物质称为表面活性物质。当在溶剂中加入少量的表面活性物质时，能明显的降低溶剂的表面张力，改变溶剂的表面状态，产生润湿、乳化、起泡及增溶等一系列作用，这种表面活性物质称为表面活性剂。5.2.4.2表面活性剂的种类和特点1.离子型2.非离子型水溶液中不电离，稳定性高，具有较好的溶解性能，在一般固体表面上也不发生强烈吸附。渗透检测中常用的是非离子型表面活性剂。5.2.4.3表面活性剂在溶液中的特性1.胶团化作用表面活性剂在溶液中的浓度超过一定值时，会从单体缔合形成胶态聚集物，形成胶团。形成胶团时，亲油基聚集于胶团之内，亲水基朝

7、外。2.吸附作用表面活性剂在两相界面上发生的相对聚集的现象。吸附使表面活性剂分子形成定向排列，极性的亲水基朝向水或水溶液，亲油基朝外。3.增溶作用指水溶液中表面活性剂的存在能使原来不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加。在未达到临界胶团浓度以前，并没有增溶作用。表面活性剂在溶液中的浓度越大，胶团形成越多，增溶作用越显著。4.亲水性表面活性剂是否溶于水是衡量表面活性剂的一项重要指标。亲水性用亲憎平衡值表示：H.L.B＝（亲水基部分