[發明專利]一種高溫彈性模量的超聲波測試方法及裝置有效
| 申請號： | 201711462212.1 | 申請日： | 2017-12-28 |
| 公開（公告）號： | CN108120768B | 公開（公告）日： | 2020-10-30 |
| 發明（設計）人： | 薛歡;嚴龍;劉冬;彭文杰;杜麗影;朱琳娜;凃應宏;鄺蘭翔 | 申請（專利權）人： | 武漢鋼鐵有限公司 |
| 主分類號： | G01N29/07 | 分類號： | G01N29/07 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 鐘鋒 |
| 地址： | 430083 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 高溫 彈性模量 超聲波 測試 方法 裝置 | ||
1.一種高溫彈性模量的超聲波測試裝置，其特征在于，包括：
用于放置試樣的加熱爐、用于為加熱爐抽真空的真空泵、用于聲波發射和接收的換能器、用于為換能器降溫的水冷卻器、用于為加熱爐提供惰性氣體的高壓氬氣瓶和加熱溫控系統；
所述試樣為棒狀，由上下兩段圓柱體組成，上段為測量段，上段直徑D1小于下段直徑D2，試樣上下兩段銜接處形成一個肩部，試樣的上段整體在加熱爐中，下段伸出爐外，爐外部分緊貼換能器；
所述試樣上段中部外表面設有一個用于放置測溫熱電偶的小槽，熱電偶測得的溫度信號發送給爐外的加熱溫控系統；
所述真空泵通過導管連接加熱爐；所述高壓氬氣瓶通過導管連接加熱爐。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述試樣上段直徑D1的范圍為：0.4D2≤D1≤0.6D2。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述試樣上段高度為H1，下段高度為H2，5H1H212H1。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加熱爐的殼體為耐高溫透明玻璃外殼。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加熱爐四周均勻布置了四個等尺寸的加熱體。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加熱爐外殼的下底部有一個直徑為D2的螺紋開口，試樣下段外表面為螺紋設計，加熱爐外殼的下底部的開口與試樣下段螺紋連接。
7.一種使用權利要求1所述裝置的高溫彈性模量的超聲波測試方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)打開真空抽氣泵閥體利用抽氣泵將加熱爐爐體中的空氣抽至10Pa以下，再關閉閥體；而后，通過打開高壓氬氣瓶閥體將高壓氬氣通過導管導入爐體1內，當加熱爐爐體內壓力恢復大氣壓后關閉閥體；
2)換能器產生超聲波傳到測量段的肩部，部份超聲波發生反射，其余部份繼續傳播，在測量段頂端發生反射，由這兩個反射波的時間差Δt可求出縱波聲速：
cl＝2H1/Δt1；
3)設A為縱波在樣品肩部反射信號，B為在測量段端部反射信號，C為經歷橫式轉換后的第一個反射縱波在測量段端部反射信號；B、C間的時間間隔為Δt2，則
即可由示波器中的Δt2求出橫波波速ct；
4)加熱爐開始加熱，通過溫控系統進行控制，選取升溫速度為0.3～0.5℃/s，降溫速度為-0.5～-0.3℃/s，溫控系統的PID參數設定范圍為：P值：9～15，I值：5～9，D值：1～3；到達目標溫度后，記錄Δt1和Δt2，然后采用以下公式計算出材料的彈性模量、剪切模量和泊松比：
其中，E為彈性模量、G為體積模量、K為剪切模量、v為泊松比。
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