Page 38 - 理化检验-物理分册2024年第四期
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陈仙凤, 等: 奥氏体不锈钢材料劣化快速评价技术
考虑到在实际应用中试样的表面粗糙度、 探头 在1 , 3 , 5 , 7MHz附近, 且3MHz附近的频谱宽度
的耦合情况以及试样厚度等误差因素, 以及奥氏体 最大, 局部呈周期性的振荡现象。为了消除初始波
基础晶粒尺度的影响, 利用超声回波信号的时域信 信号的影响, 对信号初始段5 μ s时的回波信号进行
息或超声衰减系数较难区分正常固溶处理的试样和 剥离, 结果如图9b ) 所示, 可看出剥离后的频谱宽度
敏化试样 [ 20 ] 。对 A 组试样的回波信号进行傅里叶 在1MHz附近有所减小, 而在其他位置基本保持
频谱分析, 结果如图9a ) 所示, 频谱整体上主要集中 不变。
图9 A组试样的超声回波信号傅里叶频谱分布
图10为 B 、 C组试样的超声回波信号傅里叶频 高频谱段的频谱分布差异明显; 铸态 C 组试样的频
谱分布。由图10可知: 两个回波信号都已进行了初 谱没有明显的波峰集中, 且频谱最大幅值较小, 反映
始波剥离, B组试样与 A 组试样的基本频谱波形相 了粗大晶粒对入射超声波的强烈散射作用。
似, 频谱最大幅值也相近, 但5MHz和7MHz等较
图10 B组和 C组试样的超声回波信号傅里叶频谱分布
在频率为0~8MHz时, 根据式( 2 ) 分别计算每 但其标准差也最大; 当频率为6~7MHz时, 3组试
1MHz频谱段内的能量分布。 样的能量占比分别为 1.3% , 0.7% 和 0.9% , 固溶态
i A 组试样的能量占比最高。
∑ F 2 表
i - 1 采用频谱能量下降比指标 D Yi=max ( Y )/ Y i
Y i= ( 2 )
sum ( F ) 示第 i 频谱段能量相对于最高频谱段能量的下降
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式中: F 为傅里叶频谱幅值; sum ( F ) 为0~8MHz 比, 0~8MHz频谱能量下降比如图12所示。由图
为第 i 个频谱段的频谱能量占
的频谱能量之和; Y i
12可知: 当频率为 0~1 MHz时, 3 组试样的 D Y1
比率, i=1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 。 指标分别为25.6 , 49.3 , 5.5 , 可明显区分出试样 C ; 当
0~8MHz频谱段能量分布如图 11 所示。由 频率为6~7MHz时, D Y7 指标分别为 31.5 , 70.4 ,
图11可知: 当频率为0~1MHz时, 3 组试样的能 46.8 , 可区分出试样 B 。
量占比分别为1.6% , 1.0%和7.6% , C 组试样的能 通过上述分析, 可以发现超声回波信号的时域
量占比最高; 当频率为2~3MHz时, 3组试样的能 特征和频域特征都可以用来表征奥氏体不锈钢的材
量占比分别为40.9% , 49.3%和42.1% , 占比分别达 料状况, 但表征的灵敏度和侧重点不同。超声信号
到各自的最大值, 其中 B 组试样的能量占比最高, 的波幅信息对晶粒尺寸比较敏感, 且易受试样表面
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