鎢鉬合金超聲檢測(cè)試驗(yàn)研究

吳 偉

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 西安 710077）

當(dāng)前，鎢鉬合金已經(jīng)在民用工業(yè)、軍事領(lǐng)域等尖端的領(lǐng)域中得到廣泛實(shí)踐。但是鎢鉬合金需要經(jīng)過(guò)混料、壓制以及燒結(jié)等方式才能夠制成[1]，其中在毛坯階段會(huì)出現(xiàn)許多的孔洞以及裂紋缺陷，為了可以進(jìn)一步提升質(zhì)量判定的準(zhǔn)確性，下文通過(guò)超聲檢測(cè)的方式進(jìn)行試驗(yàn)，希望能夠?qū)χ苽湟约斑x擇良好的鎢鉬合金提供幫助。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）鎢鉬合金材料樣品制備在本次試驗(yàn)中，樣品選擇的對(duì)象是鎢鉬合金，其中鎢鉬合金中的W9Mo.1.45Fe的含量大約是89.3%，而且在同一批次中一共制備出五類(lèi)不同的樣品，在其中的四個(gè)類(lèi)型中分別加入不同的雜質(zhì)（詳細(xì)見(jiàn)表1），便于更好地在試驗(yàn)中掌握波形的特點(diǎn)，然后和其中的一個(gè)沒(méi)有加入雜質(zhì)進(jìn)行比較，此時(shí)可以通過(guò)聲速而進(jìn)行測(cè)量。所有的原料都經(jīng)過(guò)壓制、燒結(jié)以及加工而成。

表1 加入不同的雜質(zhì)

（2）鎢鉬合金材料脈沖反射檢測(cè)。在試驗(yàn)過(guò)程中，鎢鉬合金由于是晶體粒狀，而且非常細(xì)小，其表面十分光滑，而且還具有較大的厚度，在本次試驗(yàn)中主要的方法是脈沖反射實(shí)施檢測(cè)，在檢測(cè)中所采用的超聲波是GEIT中USN50的探測(cè)儀，其中采用的高檢的頻率，便于更好地提升檢測(cè)中的靈敏度。然而在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中由于進(jìn)場(chǎng)區(qū)域中的衰減系數(shù)會(huì)逐漸增加，這就不利于探測(cè)，因此，確定的頻率是5MHz中的GK6型號(hào)的探頭。在平地孔的試樣中運(yùn)用的是Ф0.5mm，然后通過(guò)回波的方式以更好地達(dá)到80%，有效提升檢測(cè)的靈敏度，在實(shí)施掃查的工作中，可以增加至3dB，然后對(duì)樣品兩個(gè)不同的端面進(jìn)行掃查。

2 檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）脈沖反射檢測(cè)波形對(duì)比。首先結(jié)合四類(lèi)加入雜質(zhì)所得到波形進(jìn)行分析，見(jiàn)下圖1。通過(guò)觀察下圖(a)和圖(b)可知，由于其中加入對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)波形出現(xiàn)尖銳的情況，而且波形的變化幅度也非常高，然而沒(méi)有出現(xiàn)底波有顯著降低的情況；其次，在實(shí)施檢測(cè)過(guò)程中，隨著不斷移動(dòng)探頭之后，波和波之間所出現(xiàn)的界線非常清楚，同時(shí)還對(duì)底波帶來(lái)較小的影響，因此，本次實(shí)施檢測(cè)中出現(xiàn)較大的幅度變化的情況，并且還在規(guī)則表面中縮孔中出現(xiàn)較為光滑的表面，最后在二號(hào)試樣中，出現(xiàn)部分的波形缺陷情況，而且在某一個(gè)方向中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)十分顯著的高度變化，并在其他的方向中所發(fā)生的波形變化卻非?？?，因此，二號(hào)試樣中屬于長(zhǎng)條形的孔洞，在收縮過(guò)程中出現(xiàn)回波的情況。

圖1 波形變化

（2）質(zhì)量缺陷驗(yàn)證。通過(guò)觀察下圖2的波形發(fā)生變化的情況可知，鎢鉬合金的質(zhì)量方面所出現(xiàn)的缺陷的情況也得到良好的驗(yàn)證，首先從三號(hào)試樣中所得到的波形缺陷情況可知，主要特征是比較單一的，同時(shí)出現(xiàn)尖銳的情況，而且還是不能見(jiàn)底波的情況。這就使得無(wú)底部分可以有效延遲而形成回波的情況，而且在某一個(gè)特定的方向中，其中可以移動(dòng)的探頭中出現(xiàn)的波形沒(méi)有十分顯著的變化；其次，觀察四號(hào)試樣所得到的波形可知，其波幅度為18%左右，和之前的三種試樣進(jìn)行比較可知，四號(hào)試樣沒(méi)有出現(xiàn)十分顯著的降低，此時(shí)結(jié)合波形變化情況則可以判斷出鎢鉬合金受到縮孔或者是砂巖等的影響，然后觀察其在一個(gè)方向中的變化情況可知，在移動(dòng)探頭的情況則能夠掌握缺陷的波形變化情況，會(huì)出現(xiàn)較小的變化幅度。然而沿著對(duì)應(yīng)的方向而移動(dòng)對(duì)應(yīng)的探頭的情況，此時(shí)出現(xiàn)的波形缺陷的情況較快消失，這就說(shuō)明鎢鉬合金的質(zhì)量方面存在缺陷的情況得到良好的驗(yàn)證。

圖2 波形變化

（3）SEM形貌觀察。在高溫的條件下，鐵就和周?chē)姆勰┲饾u形成鐵鎳合金，但是其中存在的部分氧化情況，則會(huì)導(dǎo)致液相在流動(dòng)的情況而使得原來(lái)的雜質(zhì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的空隙，此時(shí)就會(huì)逐漸在鐵鎳合金中而出現(xiàn)孔洞。

（4）EDS成分分析。由于銅通過(guò)高溫進(jìn)行燒結(jié)之后就會(huì)逐漸形成出現(xiàn)銅成分的小顆粒，主要原因是銅的熔點(diǎn)非常低，因此，在低溫的條件下，銅就會(huì)慢慢融化，但是在高溫的情況下則會(huì)變?yōu)橐后w，然后周?chē)姆勰┲谐霈F(xiàn)毛細(xì)管的作用力就會(huì)導(dǎo)致部分的液體逐漸向周?chē)鲃?dòng)，而且在原來(lái)雜質(zhì)的位置就會(huì)出現(xiàn)孔洞，其表面非常的光滑。針對(duì)非金屬雜質(zhì)的木屑分析，由于木屑在高溫的情況會(huì)逐漸變?yōu)樘蓟?，并且?huì)釋放出對(duì)應(yīng)的氣體，然而沒(méi)有完全溢出的部分雜質(zhì)就會(huì)停留在原地，此時(shí)其表面就會(huì)出現(xiàn)碳化的裂縫。通過(guò)篩網(wǎng)支之后，其經(jīng)過(guò)高溫的燒結(jié)之后，就在表面的位置中出現(xiàn)許多不規(guī)則的小顆粒，主要的成分是貼以及鉻，由于在篩網(wǎng)中可以針對(duì)不同的熔點(diǎn)中不銹鋼絲，然后夾雜高溫的情況下就會(huì)慢慢融化，并開(kāi)始慢慢向周?chē)姆勰?。此形成的時(shí)間比較短，而且基本只是通過(guò)體液的方式而流向原來(lái)的雜質(zhì)位置，從而保持之間雜質(zhì)位置的基本形狀。

3 結(jié)語(yǔ)

在試驗(yàn)過(guò)程中采用超聲檢測(cè)的方式，可以通過(guò)波形的變化情況而掌握鎢鉬合金中的缺陷狀況。由于鎢鉬合金出現(xiàn)雜志情況，則會(huì)出現(xiàn)許多孔洞、縮控以及裂紋等不同程度的缺陷，此時(shí)可以通過(guò)波形特征而反映出來(lái)，這就可以幫助人們有效分辨鎢鉬合金的質(zhì)量，并且可以判定出的鎢鉬合金優(yōu)質(zhì)程度。結(jié)合上述試驗(yàn)過(guò)程和具體的分析，希望能夠?qū)窈笕藗儗?shí)施鎢鉬合金的質(zhì)量判定帶來(lái)積極指導(dǎo)的價(jià)值。