Page 76 - 无损检测2023年第十一期

王志刚, 等:

高温环境下钛合金拉伸损伤声发射试验

论, 用钛合金材料而不是钢材料作为波导杆进行高
温试验, 原因有两点: 其一, 异种材料的焊接难度高;
其二, 钢材料焊接后对于信号的传递非常不利, 无法
满足声发射传感器接收信号的条件。

图9 圆柱形波导杆结构示意
表4 高温拉伸试验分组情况

试验温度 / ℃ 含预置缺陷的试件编号
20 H1 , H2 , H3
100 H4 , H5 , H6
200 H7 , H8 , H9
300 H10 , H11 , H12

1.3 试验设备
图7 高温试验现场 此次试验的力学机器是电液伺服疲劳试验机

( 型号为INSTRON8801 ), 频率设定为4Hz , 应力

表3 钛合金波导杆温度测量数据

比为0.1 , 最大载荷 为75kN , 最小荷载 为
开启加 焊接端 波导杆 波导杆 fmax fmin

热炉后 250mm 处 500mm 处 7.5kN 。加热系统是与疲劳试件尺寸搭配的定制装
温度 / ℃
时间 / min 温度 / ℃ 温度 / ℃
置, 精度为 ±1 ℃ ; 声发射仪器是 PCI-2 型声发射
20 316 20 20
仪, 该仪器由计算机系统和4个声发射信号采集卡
32 375 22 20
组成, 经现场噪声勘测, 设定门槛值为60dB 。试验

50 307 27 20
60 290 34 22
现场如图10所示。
1.2 试件制备
选定波导杆材料后, 批量加工了14根 TA15钛
合金波导杆。其中12根为统一规格( 直径×长度, 下

同) 6mm×250mm 圆柱体, 此外两根带圆台的波导

ϕ

杆实际由两根波导杆( 规格 6mm×240mm ) 与圆台
ϕ

( 规格 6mm× ϕ 20mm×10mm ) 焊接而成。试验方
ϕ

案为: 对 TA15钛合金试件在20 , 100 , 200 , 300℃的

-1 的拉伸速率
温度下分别以1.0 , 1.5 , 2.0mm · min
进行试验, 在高温状态时采用波导杆的形式进行声信
号接收。选用 TA15型号钛合金, 按照标准加工成12
件尺寸相同的含预置缺陷拉伸试件, 结构如图8所 图10 疲劳试验声发射监测现场
示, 圆柱波导杆( 6×250mm ) 结构如图9所示。高 2 试验结果与讨论

ϕ
温拉伸试验分组情况如表4所示。
经上述方法测试 TA15钛合金材料试件, 以探
究不同缺陷类型的材料在不同温度下表征的声发射
特性, 并对声发射信号进行处理与分析。最终, 观察
其断裂样本, 总结不同温度, 不同速率下的钛合金拉
伸断裂结果存在的规律与特点。
2.1 不同温度的散点图分析
图8 含缺陷的试件结构示意
不同试验温度下, 试件在不同拉伸速率的幅值 -
3
8
2023年 第45卷 第11期
无损检测