[发明专利]一种基于无损检测的缺陷与疲劳性能关系的确定方法

权利要求书

1.一种基于无损检测的缺陷与疲劳性能关系的确定方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、典型缺陷试样的收集

首先根据材料确定与疲劳性能相关的缺陷种类，然后采用超声C扫描检测技术，对材料内部缺陷进行检测，超声C扫描检测为纵波直入射水浸方式，所选水浸探头的频率为5～15MHz，在材料上标记缺陷信号所对应的部位，根据扫查得到的C扫描图像，选择不同尺寸、不同位置的缺陷并以该缺陷为中心加工长方体试样，长方体试样尺寸为25mm×25mm×100mm，再次采用超声C扫描检测技术，对长方体试样进行不少于两个入射方向的检测，根据不同入射方向的C扫描结果，精确确定缺陷在长方体试样中的空间位置以及当量尺寸；

步骤二、高周疲劳性能试样的加工

以长方体试样中确定的缺陷空间位置为中心，加工轴向光滑高周疲劳性能试样，对加工好的高周疲劳性能试样进行工业CT检测，以确定所选缺陷仍位于疲劳试样工作段，未在加工过程中被去除，CT检测的长度范围是沿试样轴线方向，距试样中点±5mm，同时，选择超声检测无缺陷部位制作不含缺陷的轴向光滑疲劳性能试样作为对比试样；

步骤三、高周疲劳性能试验

在室温下按照HB5287-1996的方法，在高频疲劳试验机上对所述轴向光滑高周疲劳试样施加固定载荷开展疲劳试验，直至试样断裂，记录每个试样的疲劳寿命值；

步骤四、疲劳断口分析

在体视显微镜下观察和记录断口的整体形貌，确定断裂源；若断裂源位置与无损检测所选定缺陷的位置不同，则将该试样予以剔除，剩余试样为有效样本；

采用扫描电镜对有效样本进行断口缺陷性质分析以确定缺陷种类，并精确测量断口处缺陷的尺寸和位置；

步骤五、有效样本的确定

如果有效样本中的缺陷种类少于步骤一中所确定的种类，或某个缺陷种类的有效样本数量少于10个，则重复上述步骤一至步骤四，直至缺陷种类完整、有效样本数量达到预设要求；

步骤六、缺陷特征对疲劳性能影响的确定

分别统计有效样本中含缺陷和不含缺陷的轴向光滑疲劳性能试样的寿命值，绘制不含缺陷的轴向光滑疲劳性能试样的试样-寿命值曲线Ⅰ，得到不含缺陷的轴向光滑疲劳性能试样的寿命值范围，对含缺陷的轴向光滑疲劳性能试样的寿命值进行如下数据处理：

针对每一个缺陷种类的轴向光滑疲劳性能的有效试样，绘制试样-寿命值曲线Ⅱ、断口处缺陷的尺寸-寿命值曲线和断口处缺陷的位置-寿命值曲线；

针对每一个缺陷种类的轴向光滑疲劳性能的有效试样，根据步骤一中确定的当量尺寸，绘制当量尺寸-寿命值曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于无损检测的缺陷与疲劳性能关系的确定方法，其特征在于，有效样本数量为10～20个。

3.根据权利要求1所述的一种基于无损检测的缺陷与疲劳性能关系的确定方法，其特征在于，所述材料为激光增材制造用TC11，采用10MHz水浸聚焦探头进行超声C扫描检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于无损检测的缺陷与疲劳性能关系的确定方法，其特征在于，所述材料为SiCp/Al复合材料，采用10MHz水浸聚焦探头进行超声C扫描检测。