Zr基塊體非晶合金產(chǎn)品質(zhì)量聲學(xué)共振檢測(cè)方法研究.pdf

1、塊體非晶合金亦稱金屬玻璃，是指三維尺寸在“毫米”以上的非晶合金。多年研究表明塊體非晶合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，有望在3C消費(fèi)品、汽車元器件、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。塊體非晶合金在高壓鑄造過程中會(huì)產(chǎn)生材料結(jié)晶、結(jié)構(gòu)缺陷等質(zhì)量問題，造成產(chǎn)品脆性斷裂或破壞產(chǎn)品完整性。目前質(zhì)量檢測(cè)方法有X射線衍射、透射電子顯微鏡觀察、差示掃描量熱、金相顯微鏡觀察、超聲檢測(cè)、目視檢測(cè)等方法，但如此多種的方法一般只適合實(shí)驗(yàn)室抽檢，難以滿足批量非晶合金產(chǎn)品在線

2、檢測(cè)的要求。本文參閱非晶合金與無損檢測(cè)文獻(xiàn)，結(jié)合實(shí)際情況，研究一種針對(duì)塊體非晶合金產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的聲學(xué)共振檢測(cè)方法。主要完成工作如下：
　　1.以Zr基塊體非晶合金為研究對(duì)象，根據(jù)產(chǎn)品體積小、重量輕、數(shù)量大的特點(diǎn)及在線無損的檢測(cè)要求，制定了本課題的技術(shù)路線。結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，本文建立針對(duì)樣件與產(chǎn)品的聲學(xué)共振理論模型，并提出非晶合金檢測(cè)的理論依據(jù)。
　　2.本文對(duì)Zr基塊體非晶合金樣件進(jìn)行材料性能試驗(yàn)與力學(xué)性能測(cè)試。通過對(duì)樣件進(jìn)

3、行X射線衍射(XRD)分析與金相顯微鏡(OM)組織觀察，可得到不同厚度樣件的結(jié)晶度。利用萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)樣件做三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，可得到不同厚度樣件的強(qiáng)度值。建立結(jié)晶度與單位厚度載荷的擬合曲線，根據(jù)企業(yè)提供強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)求得臨界結(jié)晶度。利用納米壓痕儀測(cè)得結(jié)晶區(qū)域的彈性模量，作為模態(tài)分析時(shí)的材料屬性參數(shù)。
　　3.根據(jù)振動(dòng)理論，搭建樣件懸臂梁檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本文分別采用聲學(xué)共振檢測(cè)法與接觸式振動(dòng)測(cè)量法對(duì)不同結(jié)晶度與不同厚度的樣件進(jìn)行測(cè)試。利用DEW

4、ESoft7軟件與LabVIEW軟件對(duì)采集的聲音信號(hào)做FFT變換，以獲取樣件的頻譜曲線，得出樣件的共振頻率。利用ANSYS workbench軟件對(duì)樣件做一端約束的無阻尼模態(tài)分析與有阻尼模態(tài)分析，算出兩種方式的理論計(jì)算值。比較理論值與實(shí)驗(yàn)值，得到考慮阻尼的理論值與聲學(xué)共振測(cè)量值較吻合，驗(yàn)證了懸臂梁聲學(xué)共振法的可行性。
　　4.搭建W產(chǎn)品聲學(xué)共振實(shí)驗(yàn)臺(tái)。利用聲學(xué)共振法測(cè)量不同結(jié)晶度與結(jié)構(gòu)缺陷的W產(chǎn)品在自由狀態(tài)下的頻譜曲線與固有頻率，