Page 105 - 无损检测2021年第四期

林珊珊, 等:

增材制造高温合金的相控阵超声检测

后的声学特征。 相控阵超声检测是通过控制阵列换能器中各个
阵元激励( 或接收) 脉冲的时间延迟, 实现声束能量
1 声学参量检测及相控阵超声检测原理
和方向的改变。再经过对声束的信号合成, 最终形
1.1 声学参量检测 成相控阵超声检测图像 [ 8 ] , 相控阵超声检测原理如
选取激光选区熔化成型技 术 制 造 的 GH3536 图 3 所示。相控阵超声检测的优势在于合成波束的
合金为研究对象, 测定沿声束入射面的声学参量, 采 可控性, 即波束的偏转、 聚焦和偏转 + 聚焦, 上述 3

用 10MHz频率的直接接触探头, 利用超声检测系 个过程的本质相同, 只是延时方式存在差异。
统分别采集 A 扫全波数据, 在声束入射面分别测量
15 个数据点。利用数据分析软件分别读取一次底
波与二次底波的幅值及时间差, 并计算声速与衰减

-1
系数( 见图 1 ), 可见声速最大差值小于 212m · s ,

-1 , 主频偏移值
衰减系数最大差值为 0.10dB · mm
经过快速傅里叶变换( FFT ), 最大偏差为 19.37% 。
图 3 相控阵超声检测原理示意
2 试验过程

2.1 试验制备与检测结果
利用相控阵超声检测设备采集数据, 仪器选用

奥林巴斯 OmniscanSX 设备, 配备 10L-16-A10 探
头、 ENC1-2.5-LM 手动编码器和 SA10 平楔块, 检

测系统外观如图 4 所示。

图 1 声学参量检测结果

图2 为 GH3536 合金声束入射面的金相检验结
果, 由图 2 可知, 入射面晶粒形貌较为均匀, 声波散
射、 偏折程度较小。
1.2 相控阵超声检测原理

图 4 相控阵超声检测系统外观
为了更好地开展试验, 通过增材制造技术中激
光选区熔化成型方法制作了如图 5 所示的对比试
块, 试块中包含不同埋深的人工横通孔, 孔直径为

1.0mm , 深度分别为 3 , 5 , 7 , 9 , 11mm 。
使用上述相控阵超声检测系统检测对比试块,
分别设置不同的聚焦法则, 偏转角度设置为 -10°~
图 2 GH3536 合金声束入射面的金相检验结果
10° , 激发阵元数目分别为 6 , 10 , 16 , 聚焦深度分别
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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测