中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 辽宁沈阳 110043
摘要：利用超声技术研究金属材料的识别方法，类似的成分和热处理温度是相同的，相同的组件，但多个不同金属材料的热处理温度为例，对不同频率的超声波金属材料的衰减系数进行计算与分析，在相同的频率下对超声波光谱采样率稳定性衰减效应的影响，研究金属材料显微组织对超声波的衰减。结果表明，采样率高，对多个实验光谱衰减更稳定的计算；金属材料和组织超声衰减谱是以金属材料信息文章的微观结构特征密切相关；超声衰减谱相关系数识别金属材料之间使用的金属，对贵重金属以及金属文物等的防伪与辨识提供了一定的参考依据。
关键词：金属材料；超声衰减谱；相关系数；微观组织；防伪；辨识
前言
金属材料广泛应用于航空航天、医学、原子能、机械制造等领域，但往往质量低劣，仿金属材料进入市场，因为它的硬度、疲劳强度、延伸率、违规和事故，机械性能造成人员伤亡、财产等重大损失，这一现象引起了关注的人。目前，假冒伪劣产品的国内和国际市场的影响是非常严重的，每年的营业额在假冒伪劣产品约占世界贸易总额的10%，特别是金属材料、贵金属伪影和军事设备等主要应用，需要有一个高分辨率的金属安全识别技术。超声无损检测技术具有无损、直接、快速、应用范围广等特点，利用这一技术无损评价金属材料已成为研究的热点，提高金属的质量评价水平。
1 实验方法
1.1信号采集及实验样品
超声波信号采集系统如图1所示。Olympus5077PR超声波脉冲发射/接收仪发射超声信号的发送与接收集成探针。声波由样品底部反射，然后由探头接收。探头频率分别为2.25，3.5，5，7.5，10和20MHz，和水被用作偶联剂。该dpo5034bTEK示波器在短时间内5000的累积采样平均信号输出，可以更稳定和准确的波形，通过计算机对不同金属材料的声信号输入、编辑和分析信号的相关性是通过使用MATLAB软件计算。
图1超声信号采集系统示意图
与1Cr17Ni2不锈钢金属、2Cr13、3Cr13作为实验对象。将直径为50mm的不锈钢金属材料切割成厚度为15mm的胚状材料，然后根据进行热处理。其中，1#，2#和3#样品金属具有相似的组成和热处理温度。4#，5#和6#样品金属具有相同的组成和不同的热处理温度。
1.2衰减谱计算
以1#样品材料为例，金属材料的衰减谱的计算。探头频率为10兆赫，采样率为500毫秒/秒。在金属样品中的超声波回波波形如图所示如图2所示。超声波在金属材料中的传播随距离的增大而减小，如散射衰减、吸收衰减、扩散衰减、表面反射衰减和耦合层衰减、声能衰减等。与传输波形、探头直径和传输距离相关的扩散衰减与介质无关；表面反射衰减和耦合层衰减取决于表面粗糙度和能量损耗的耦合层。因此，对于多晶金属材料，声能量的衰减主要是散射衰减，这是唯一的传播介质的物理性质的影响。
图2材料的超声回波波形
2金属材料的超声衰减谱与微观组织特征
探头频率为10MHz，本地测试金属试样散射信号f（t）和衰减谱计算，1#，2#，3#相似的成分和热处理温度，但同样成分的金属样品不同热处理温度4#，5#，6#，衰减谱如图3所示金属试样。
2.25，3.5，5，7.5，10，和20兆赫频率的探头被用来计算近1#金属，零件的超声衰减系数2#，3#。经过259、5503Cr13金属超声衰减系数，852和970的热处理程度（即3#，4##，5，6#金属）的计算。金属试样停留超过材料的切割，镶嵌，抛光，抛光PG-2金相试样抛光机，抛光和蚀刻剂对样品的结构表面的腐蚀，并lwd300lcs光学显微镜金相分析每个样品，。在多晶材料中，声波与晶粒相互作用的平均长度有关，金属结构对热处理温度有一定的依赖性。颗粒的形状和方向也影响声波的衰减，并且在这些不同的组织中的声能量的衰减是不同的。相同的探头频率和成分相似，金属样品的衰减谱明显不同。对于相同的金属氧化物，同时热处理温度的衰减谱不同；对3Cr13金属，该探针与不同金属材料的超声衰减系数与频率、探头频率较高的超声波衰减系数越大。不同热处理温度下金属材料的超声衰减系数与同一金属的衰减系数不同。
3结束语
在金属材料中，超声波的传播受其微观结构的影响较大，各种金属材料的衰减谱进行信息的微观结构特征。对于成分相近但成分不同，但热处理温度不同的金属，其衰减谱有明显的差异，且衰减谱的相关系数差别很大，具有良好的分割性。实验结果表明，时域和频域衰减光谱之间的歧视是好的，而且衰减谱作为金属材料的安全信息，及各种不同的金属材料可以通过衰减光谱相关系数计算确定，可为贵金属材料和金属文物的防伪鉴定提供参考
参考文献：
[1]刘小荣.金属材料的超声衰减特征及辨识的新方法[J].科学通报.2016(03)
论文作者:王亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/22
标签：金属材料论文; 超声论文; 金属论文; 系数论文; 样品论文; 超声波论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;