[發明專利]金屬復合材料超聲波測厚方法及層間界面在超聲波測厚中的應用

有效

• 申請號: 201910324232.5
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110006996B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 柏立省
• 申請（專利權）人: 葫蘆島探克科技有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01N29/44;G01B17/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙俊宏

本發明是針對現有技術中無法測量金屬復合材料的各層金屬的厚度也無法精確測量金屬復合材料整體厚度的問題，提供一種金屬復合材料超聲波測厚方法，此方法將復合材料的相鄰材料之間的層間夾雜的界面物質作為兩種金屬材料的層間界面，以該層間界面的反射波作為測量時的界面反射波記錄超聲波的傳播時間，而后依據該層間界面的回波時間計算各層材料的厚度，各層材料的厚度求和得到金屬復合材料的總厚度，采用此方法可得到各層材料的厚度和金屬復合材料的總厚度。

技術領域

本發明涉及金屬復合材料厚度測量技術領域，特別涉及一種金屬復合材料超聲波測厚方法及層間界面在超聲波測厚中的應用。

背景技術

金屬復合材料主要是以碳鋼板為基層，抗腐蝕鋼板為復層，通過爆炸復合或軋制復合使碳鋼和抗腐蝕鋼板形成牢固的冶金結合而制成的一種金屬復合鋼板，其基層主要起承壓作用，復層主要起抗腐蝕作用。爆炸金屬復合材料分為雙層金屬復合材料、三層金屬復合材料，以雙層金屬復合材料為主，在市場上所占的比例為95％以上。目前，雙層金屬復合材料按復層材料的不同大致分成以下四類：一類為不銹鋼-鋼復合板(如S31603+Q345R)，第二類為鎳-鋼復合板(如Ni6+Q345R)復合材料，三類為鈦-鋼復合板(如TA2+Q345R)，第四類為銅-鋼復合板(如T2+Q345R)。目前采用如下工藝形成爆炸金屬復合材料，在基層金屬上方安放復層金屬，二者之間有一定間隙，在復層金屬上表面安放炸藥，在亞聲速爆轟壓力的作用下，復層金屬被加速到每秒數百米的速度，并與基層金屬產生高速傾斜碰撞，其碰撞壓力高達數千兆帕。由于碰撞表面塑化，產生金屬射流，清除表面膜，從而使碰撞點后面的基復層金屬在高壓和塑型流動作用下實現冶金結合。盡管隨著大家對于復合材料的研究越來越深入，發現在進行復合材料的加工時，由于不同的材料的表面不可能做到處理的絕對干凈，總是會有少量雜質存在，如灰塵、鐵銹、污物等。這些雜質在進行材料復合加工時會形成一層薄薄的界面物質，但因為該界面物質的厚度相比于材料本身非常薄，在測量厚度時均將其看做一個沒有厚度的界面，該界面會反射回來有少量聲波。在業界，將是否能發現層間界面反射波，作為判斷金屬復合材料是否合格的標準，當在一定靈敏度下能發現一定幅度的層間界面反射波時，則認為該金屬復合材料存在缺陷，是不合格的產品。由于合格產品，界面反射波比較微弱，所以業界一直無法有效利用此界面。

在對復合材料的檢驗過程中需要準確測定復合材料中每種材質的厚度和復合材料整體的厚度。在單層材料的測量中，目前常采用超聲波無損厚度測量儀測量板材的厚度，超聲波無損厚度測量是利用超聲波在材料底面的反射，根據計算公式計算材料厚度，其中c為聲波在材料中傳播的速度，對特定材料而言這一數值是確定的且可測的，t為聲波在材料中的傳播時間，市面上有大量應用此原理制造的超聲波厚度測量儀。采用此種超聲波厚度測量儀測量復合材料時，超聲波在兩種材料中傳導聲速不一樣，因此無法準確測量復合材料的厚度，又由于有些復合板材是由超聲波聲速差別比較小的基層和復層兩種板材復合而成，層間界面所形成的反射波不易觀測，因此，無法通過現有的測量儀測量各層材料的厚度，從而也就不能測量整體板材的厚度。利用現有的超聲波厚度測量儀和測厚方法對金屬復合材料進行厚度測量時，不能反映單層材料的厚度，而且在測量時還會因為超聲波在不同材料中傳導聲速不一樣，超聲波在復合材料中的平均聲速無法確定，而造成測量的厚度不準確的情況。所以目前并不以超聲波厚度測量的方式對金屬復合材料進行精確的厚度測量，而依靠傳統的卡尺或千分尺測量邊部厚度，但是這樣雖然能夠保證邊部厚度的精確度，卻無法測量材料的中間位置，對于材料整體厚度的測量精確度無益，更加無法測量每層金屬的厚度，對于金屬復合材料的生產者和使用者來說都是十分不便的。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術無法測量金屬復合材料的各層金屬的厚度也無法精確測量金屬復合材料整體厚度的問題，提供一種金屬復合材料超聲波測厚方法，采用此方法可得到各層材料的厚度和金屬復合材料的總厚度。

本發明另一個目的是提供金屬復合材料層間界面在超聲波測厚中的應用。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：