吴峻峰, 白 朔, 张海峰,, 贺晔红,, 杨 坚, 魏天阳, 廉德良

(1.中国科学院金属研究所,沈阳 110016;2.中航工业沈阳黎明航空发动机集团公司,沈阳 110043)

近年来,随着航空航天对材料性能要求的不断提高,炭-石墨及其复合材料在航空航天等领域发挥了越来越重要的作用[1,2]。各向同性热解炭(石墨)具有出色的力学性能、良好的自润滑性、密封性、耐磨性、耐蚀性和耐疲劳性等一系列优点,其大尺寸块体材料作为一种优异的高性能机械密封材料和结构材料,在航空、航天和船舶等领域有着重要的应用[3]。但在制造的过程中由于理论和工艺不完善等原因,在热解炭材料的局部区域有时会形成孔隙、夹杂、裂纹等缺陷,这些缺陷对产品的可靠性危害极大,因此对热解炭材料的无损检测是其生产应用中产品质量控制的关键工序。

超声波是指频率在20～103MHz之间弹性振动波,具有束射、反射、传播和转换波形等特性。根据超声波在材料内部缺陷区域和正常区域的反射、衰减与共振的差异,来确定缺陷的位置和大小,根据材料的特点和实际探伤经验来判断缺陷的类型。利用超声波不仅能检测材料构件中的分层、孔隙、裂纹和夹杂等缺陷,而且能判断材料的均匀度、密度、取向、弹性模量、厚度等特性。在炭石墨材料领域,目前超声无损检测已经广泛用于 C/C复合材料及其它炭石墨制品的检测,但是对各向同性热解炭材料的无损检测还未见文献报道[4～9]。

本研究针对用于高性能机械密封领域的各向同性热解炭材料,研究了各向同性热解炭材料中易产生的缺陷及其生成原因,提出并设计了用于各向同性热解炭材料内部缺陷检测的超声检验方法,并对实际产品进行了检测。……