留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

SiCp/Al复合材料增强体分布均匀性超声成像方法

孙广开 周正干

孙广开, 周正干. SiCp/Al复合材料增强体分布均匀性超声成像方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 417-423. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0206
引用本文: 孙广开, 周正干. SiCp/Al复合材料增强体分布均匀性超声成像方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 417-423. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0206
SUN Guangkai, ZHOU Zhenggan. Ultrasonic imaging method for distribution uniformity of reinforcement in SiCp/Al composites[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 417-423. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0206(in Chinese)
Citation: SUN Guangkai, ZHOU Zhenggan. Ultrasonic imaging method for distribution uniformity of reinforcement in SiCp/Al composites[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 417-423. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0206(in Chinese)

SiCp/Al复合材料增强体分布均匀性超声成像方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0206
基金项目: 

南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室开放基金 ZD200829009

详细信息
    作者简介:

    孙广开, 男, 博士。主要研究方向:无损检测与计算机测控技术

    周正干, 男, 博士, 教授。主要研究方向:超声无损检测技术

    通讯作者:

    周正干, E-mail:zzhenggan@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TB331

Ultrasonic imaging method for distribution uniformity of reinforcement in SiCp/Al composites

Funds: 

the Open Fund of the Key Laboratory of Nondestructive Testing, Ministry of Education, Nanchang Hangkong University ZD200829009

More Information
  • 摘要:

    为提高SiCp/Al复合材料均匀性超声评价准确度,研究基于超声衰减及声速变化量的SiCp颗粒分布均匀性成像方法。制备不同SiCp体积分数的SiCp/Al复合材料试样;采用水浸式超声波系统对试样进行超声衰减成像,分析超声衰减量与SiCp体积分数关系;实验分析声速变化与SiCp体积分数的定量关系并对试样进行声速成像;采用金相法观测试样细观特征,分析不同SiCp体积分数下试样的材料均匀性变化,对比分析得出超声衰减和声速成像法的准确度和适用范围。研究结果表明,超声衰减成像方法适用于SiCp颗粒分布定性分析,基于声速变化量成像方法可定量分析SiCp颗粒分布,在材料均匀性评价方面具有更高准确度。

     

  • 图 1  不同SiCp增强颗粒含量的SiCp/Al复合材料试样

    Figure 1.  SiCp/Al composite specimens with different contents of SiCp reinforced particle

    图 2  超声实验装置整体组成结构及主要仪器部件

    Figure 2.  Overall structure and main equipment parts of ultrasonic experimental facility

    图 3  不同SiCp体积分数的SiCp/Al试样的超声衰减成像

    Figure 3.  Ultrasonic attenuation image of SiCp/Al specimens with different volumn fractions of SiCp

    图 4  超声纵波声速随SiC体积分数增加的变化关系

    Figure 4.  Relationship of ultrasonic velocity of longitudinal wave with increase of volumn fractions of SiCp

    图 5  不同SiCp体积分数的SiCp/Al试样的声速成像

    Figure 5.  Velocity image of SiCp/Al specimens with different volumn frations of SiCp

    图 6  不同SiCp体积分数下SiCp/Al试样的金相图

    Figure 6.  Metallographic image of SiCp/Al specimens with different volumn frations of SiCp

    表  1  不同SiCp体积分数的SiCp/Al试样中测得的超声纵波声速

    Table  1.   Ultrasonic velocities of longitudinal waves measured in SiCp/Al specimens with different volumn fractions of SiCp

    试样编号 Z-55 Z-51 Z-53 Z-52 Z-54
    SiCp体积分数/% 10 15 20 25 30
    超声纵波声速/(m·s-1) 6 865 6 884 7 018 7 052 7 090
    下载: 导出CSV
  • [1] 凌杰, 辛志杰.SiCp/Al复合材料的高速铣削试验与表面缺陷研究[J].科学技术与工程, 2015, 15(2):217-221. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXJS201502041.htm

    LING J, XIN Z J. High-speed milling experiment and surface indefects of SiCp/Al composites[J].Science Technology and Engineering, 2015, 15(2):217-221(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXJS201502041.htm
    [2] 王唱舟, 周丽, 王洋, 等.数值模拟SiCp/Al复合材料的微观结构对力学性能的影响[J].材料科学与工程学报, 2015, 33(1):122-126. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CLKX201501029.htm

    WANG C Z, ZHOU L, WANG Y, et al.Simulation of microstructure-based effects on mechanical properties of SiCp/Al composites[J].Journal of Materials Science & Engineering, 2015, 33(1):122-126(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CLKX201501029.htm
    [3] 蓝永庭, 秦亮, 张克实, 等.SiCp/Al复合材料增强颗粒尺寸效应的细观分析[J].应用力学学报, 2014, 31(1):20-25. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYLX201401004.htm

    LAN Y T, QIN L, ZHANG K S, et al.Meso analysis on size effect of SiCp/Al MMCs[J].Chinese Journal of Applied Mechanics, 2014, 31(1):20-25(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYLX201401004.htm
    [4] 樊建中, 肖伯律, 徐骏, 等.SiCp/Al复合材料在航空航天领域的应用与发展[J].材料导报, 2007, 21(10):98-101. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CLDB200710029.htm

    FAN J Z, XIAO B L, XU J, et al. Development and application of SiCp/Al composites in aerospace field[J].Materials Review, 2007, 21(10):98-101(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CLDB200710029.htm
    [5] 高翌飞, 周正干, 何方成.基于TIRP法的铝基复合材料均匀性检测[J].北京航空航天大学学报, 2009, 35(8):1031-1034. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8773.shtml

    GAO Y F, ZHOU Z G, HE F C.Homogeneity testing of aluminum metal matrix composites by TIRP method[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009, 35(8):1031-1034(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8773.shtml
    [6] 周正干, 高翌飞, 吕炎, 等.碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性常数测量[J].北京航空航天大学学报, 2009, 35(2):162-165. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract9016.shtml

    ZHOU Z G, GAO Y F, LV Y, et al.Elastic constant matrix measurement of SiCp reinforced aluminum metal matrix composites[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009, 35(2):162-165(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract9016.shtml
    [7] 魏勤, 张迎元.SiCp/Al复合材料中增强体SiC含量的测定方法研究[J].华东船舶工业学院学报 (自然科学版), 2005, 19(4):86-89. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-HDCB200504019.htm

    WEI Q, ZHANG Y Y. Research on volume fraction mensuration of SiC reinforce in SiCp/Al composites[J].Journal of East China Shipbuilding Institute (Natural Science Edition), 2005, 19(4):86-89(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-HDCB200504019.htm
    [8] 刘斯明, 彭地, 赵翰学, 等.SiCp颗粒增强铝基复合材料非共线非线性响应试验观察[J].机械工程学报, 2012, 48(22):21-26. doi: 10.3901/JME.2012.22.021

    LIU S M, PENG D, ZHAO H X, et al.Experimental observation of nonlinear response of SiCp aluminum-matrix composites using non-colinear technique[J].Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(22):21-26(in Chinese). doi: 10.3901/JME.2012.22.021
    [9] 魏勤, 尤建飞.超声C扫描系统在颗粒增强型金属基复合材料无损检测中的应用[J].华东船舶工业学院学报 (自然科学版), 2003, 17(3):66-69. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HDCB200303014.htm

    WEI Q, YOU J F.Application of ultrasonic C-scanning system in nondestructive testing of particulate reinforced metal matrix composites[J].Journal of East China Shipbuilding Institute (Natural Science Edition), 2003, 17(3):66-69(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HDCB200303014.htm
    [10] 罗斯J L. 固体中的超声波[M]. 何存富, 吴斌, 王秀彦, 译. 北京: 科学出版社, 2004: 67-71.

    ROSE J L.Ultrasonic waves in solid media[M]. HE C F, WU B, WANG X Y, translated. Beijing:Science Press, 2004:67-71(in Chinese).
    [11] 冯若.超声手册[M].南京:南京大学出版社, 1999:26-27.

    FENG R.Ultrasonic handbook[M].Nanjing:Nanjing University Press, 1999:26-27(in Chinese).
    [12] HSU D K.Simultaneous velocity and thickness imaging by ultrasonic scan[J].Review of Progress in Quantitive Nondestructive Evaluation, 2001, 20B:695-702. http://adsabs.harvard.edu/abs/2001AIPC..557..695H
    [13] AARON F, DONAL B D.3D ultrasound imaging:A review[J].IEEE Engineering in Medicine and Biology, 1996, 15(6):41-51. doi: 10.1109/51.544511
    [14] JEONG H, HSU D K, SHANNON R, et al.Characterization of anisotropic elastic constants of silicon-carbide particulate reinforced aluminum metal matrix composites:Part I. Experiment[J].Metallurgical and Materials Transactions A, 1994, 25(4):799-809. doi: 10.1007/BF02665456
    [15] BURGHOLZER P, HOFER C, REITINGER B, et al.Non-contact determination of elastic moduli of continuous fiber reinforced metals[J].Composites Science and Technology, 2005, 65(2):301-306. doi: 10.1016/j.compscitech.2004.07.011
    [16] BINDUMADHAVAN P N, WAH H K, PRABHAKAR O.Assessment of particle-matrix debonding in particulate metal matrix composites using ultrasonic velocity measurements[J].Materials Science and Engineering:A, 2002, 323(1-2):42-51. doi: 10.1016/S0921-5093(01)01399-5
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  1005
  • HTML全文浏览量:  121
  • PDF下载量:  614
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-16
  • 录用日期:  2016-05-27
  • 网络出版日期:  2017-03-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答