敦 怡，周兆英，伍 玲，王栓杰

(1.清华大学精密仪器与机械学系，北京 100084;2.军械工程学院，石家庄 050003)

钛合金中微裂纹的超声红外热像检测技术研究①

敦 怡1，2，周兆英1，伍 玲1，王栓杰2

(1.清华大学精密仪器与机械学系，北京 100084;2.军械工程学院，石家庄 050003)

研究了超声红外热像检测技术的原理，利用有限元分析方法，建立了钛合金刀具样件和裂纹的二维热传导有限元模型，通过有限元数值计算方法，对超声波在裂纹处激发的热源引起的瞬态温度场进行分析，然后对含有微裂纹的钛合金刀具样件进行实际检测。结果表明，超声红外热像检测技术对钛合金材料中的微裂纹定性检测快速有效，且是无损检测。对微裂纹检测的实验结果与利用有限元方法计算结果基本一致，证明有限元模型的正确性，并为钛合金材料中微裂纹的定量检测提供了新的方法和参考依据。

红外热像;超声检测;钛合金;微裂纹;有限元

0 引言

钛合金材料具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航空航天等领域。但其切削加工困难，生产工艺复杂，故在钛合金材料制备、机械加工及设备服役过程中，往往会产生各种微缺陷。微缺陷多数存在于机械设备和工程结构构件的疲劳损伤初期阶段，占结构材料整个疲劳寿命的80% ～90%，是造成机械设备和工程结构的重大事故隐患［1］。目前，针对钛合金材料和构件的无损检测，主要是应用超声波检测方法，国内外都有相应的标准。但标准中规定的缺陷尺寸都较大，对微缺陷的检测还未有统一的方法和标准。……