本發(fā)明涉及一種金屬材料檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種鐵銅系合金熱老化狀態(tài)評(píng)估的無(wú)損檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

鐵銅(fe-cu)系合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的成形性，是一種可靠的結(jié)構(gòu)材料，被廣泛用于核工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)以及化工管線領(lǐng)域。然而，由于cu在fe基體中固溶度極低，根據(jù)fe-cu二元相圖，cu原子在室溫下基本不溶于α-fe，在660℃和370℃下，固溶度分別為0.46％和0.016％。因此，fe-cu系合金部件在高溫(≥300℃)條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)發(fā)生富cu相的析出，從而導(dǎo)致材料老化，性能上主要表現(xiàn)為硬度增加，韌性下降，脆性斷裂的可能性增加，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的安全和壽命造成嚴(yán)重影響。

然而，富cu相的析出屬于材料微結(jié)構(gòu)方面的變化而非宏觀缺陷，因此，現(xiàn)有成熟、通用的無(wú)損檢測(cè)手段(例如：射線、超聲、渦流等)并不能有效地對(duì)其實(shí)施檢測(cè)。往往需進(jìn)行割管性能測(cè)試，甚至實(shí)驗(yàn)室模擬的方法獲得其老化狀態(tài)。上述測(cè)試實(shí)施過(guò)程中設(shè)備需停機(jī)檢修，檢修周期長(zhǎng)、成本高；同時(shí)實(shí)驗(yàn)室模擬方式檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際往往存在一定偏差。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種適用于fe-cu系合金熱老化狀態(tài)評(píng)估的無(wú)損檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鐵銅系合金熱老化狀態(tài)評(píng)估的無(wú)損檢測(cè)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鐵銅系合金熱老化狀態(tài)評(píng)估的無(wú)損檢測(cè)方法，其包括以下步驟：

a.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件樣件在高溫條件下各服役時(shí)間點(diǎn)的巴克豪森噪音信號(hào)值，然后建立巴克豪森噪音信號(hào)值與服役時(shí)間的算法模型；

b.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件樣件在高溫條件下與步驟a中各服役時(shí)間點(diǎn)相同的時(shí)間點(diǎn)的力學(xué)性能值，然后建立服役時(shí)間與力學(xué)性能的算法模型；

c.根據(jù)步驟a和b建立的鐵銅系合金的巴克豪森噪音信號(hào)和力學(xué)性能指標(biāo)算法模型；

d.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)值，將其代入步驟c中建立的算法模型中，演算得到試樣對(duì)應(yīng)溫度和服役時(shí)間下的力學(xué)性能指標(biāo)并作為材料熱老化狀態(tài)的評(píng)估依據(jù)。

優(yōu)化的，所述步驟a、b的順序不分先后。

優(yōu)化的，所述步驟a、d中所測(cè)樣件和待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)為電信號(hào)，采用特征值的方式對(duì)其進(jìn)行表征。

進(jìn)一步地，所述步驟a、d中所測(cè)樣件和待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)為電信號(hào)采用均方根作為巴克豪森噪音信號(hào)特征值式中vrms為mbn信號(hào)rms值，vi為采樣點(diǎn)的信號(hào)值。

優(yōu)化的，步驟c中力學(xué)性能可根據(jù)關(guān)注重點(diǎn)選取相應(yīng)的指標(biāo)，主要包括：硬度、屈服強(qiáng)度、沖擊功。

優(yōu)化的，步驟a、b、d均在不低于70℃的溫度下進(jìn)行。

優(yōu)化的，步驟a、b、d中的服役時(shí)間點(diǎn)分別為0，0.1h，0.2h，1h，2h，10h，50h，120h，312h。

本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)巴克豪森噪聲(magneticbarkhausennoise簡(jiǎn)稱mbn)信號(hào)與材料力學(xué)性能模型的建立，對(duì)需要進(jìn)行老化狀態(tài)評(píng)估的鐵銅(fe-cu)系合金試樣僅需mbn值的測(cè)量，并將所測(cè)的值代入步驟d建立的模型，即可快速地獲得相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)，從而為材料熱老化狀態(tài)的評(píng)估提供依據(jù)。相比現(xiàn)有的割管性能測(cè)試、實(shí)驗(yàn)室模擬等技術(shù)以上方法可在運(yùn)行設(shè)備表面直接測(cè)量，具有快速、無(wú)損和高效的特點(diǎn)，同時(shí)檢測(cè)過(guò)程設(shè)備無(wú)需停機(jī)，可顯著降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。另外該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，從而確保安全性。

附圖說(shuō)明

附圖1為vrms隨熱老化時(shí)間變化曲線；

附圖2為hv隨熱老化時(shí)間的變化曲線；

附圖3為hv～vrms擬合曲線。

具體實(shí)施方式

鐵銅系合金熱老化狀態(tài)評(píng)估的無(wú)損檢測(cè)方法，其包括以下步驟：

a.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件樣件在高溫條件下各服役時(shí)間點(diǎn)的巴克豪森噪音信號(hào)值，然后建立巴克豪森噪音信號(hào)值與服役時(shí)間的算法模型；

b.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件樣件在高溫條件下與步驟a中各服役時(shí)間點(diǎn)相同的時(shí)間點(diǎn)的力學(xué)性能值，然后建立服役時(shí)間與力學(xué)性能的算法模型；

c.根據(jù)步驟a和b建立的鐵銅系合金的巴克豪森噪音信號(hào)和力學(xué)性能指標(biāo)算法模型；

d.測(cè)試并記錄鐵銅系合金部件待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)值，將其代入步驟c中建立的算法模型中，演算得到試樣對(duì)應(yīng)溫度和服役時(shí)間下的力學(xué)性能指標(biāo)并作為材料熱老化狀態(tài)的評(píng)估依據(jù)。

所述步驟a、b的順序不分先后。所述步驟a、d中所測(cè)樣件和待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)為電信號(hào)，采用特征值的方式對(duì)其進(jìn)行表征。所述步驟a、d中所測(cè)樣件和待測(cè)件的巴克豪森噪音信號(hào)為電信號(hào)采用均方根(rootmeamsquare簡(jiǎn)稱rms)作為巴克豪森噪音信號(hào)特征值式中vrms為mbn信號(hào)rms值，vi為采樣點(diǎn)的信號(hào)值。

步驟c中力學(xué)性能可根據(jù)關(guān)注重點(diǎn)選取相應(yīng)的指標(biāo)，主要包括：硬度、屈服強(qiáng)度、沖擊功。

步驟a、b、d均在不低于70℃的溫度下進(jìn)行。步驟a、b、d中的服役時(shí)間點(diǎn)分別為0，0.1h，0.2h，1h，2h，10h，50h，120h，312h。

下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以下詳細(xì)描述：

本實(shí)施例中對(duì)fe-1.0wt％cu合金在550℃高溫條件下的熱老化狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，步驟如下：

1)選取熱老化時(shí)段分別為0，0.1h，0.2h，1h，2h，10h，50h，120h，312h的合金樣品進(jìn)行mbn信號(hào)檢測(cè)，建立mbn信號(hào)特征值與熱老化時(shí)間的關(guān)系曲線，如圖1所示。

2)對(duì)上述合金樣品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，此處選取維氏硬度(hv)作為力學(xué)性能表征參數(shù)，建立hv與熱老化時(shí)間的關(guān)系曲線，如圖2所示。

3)根據(jù)1)和2)中所測(cè)得的mbn信號(hào)和hv，建立mbn信號(hào)值與hv算法模型，如圖3所示。由此可知hv～vrms關(guān)系如下：

hv1＝355.16-2226.45vrms(t≤2h)(3-1)

hv2＝553.33-4551.65vrms(t＞2h)(3-2)

4)對(duì)所需測(cè)試合金試樣進(jìn)行mbn信號(hào)特征值測(cè)試，并根據(jù)熱老化時(shí)間代入3)對(duì)應(yīng)的計(jì)算模型即可得到所測(cè)量試樣的力學(xué)性能hv值大小，并為材料熱老化狀態(tài)的評(píng)估提供依據(jù)。

例如:熱老化時(shí)間為1.5h的合金試樣測(cè)得vrms＝0.0866v，其適用的計(jì)算模型為3-1，則hv1＝355.16-2226.48×0.0866＝162；熱老化時(shí)間為100h的合金試樣測(cè)得vrms＝0.0948v，其適用的計(jì)算模型為3-2，則hv2＝553.33-4551.65×0.0948＝122。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。