测定金属和合金的近表层内的结构相不均匀性的方法技术

本发明专利技术涉及确定和测量金属和合金近表层内结构相的不均匀性参数的方法，包括用电离射线射辐屏蔽后的待检查表面，量测在载流子中电荷的浓度，同时将那些对应屏蔽表面任选的“ｎ”电荷转化成局部的电信号，它们通过信号处点的差值而确定，处理接收到的信号，从而确定不均匀性参数。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于材料缺陷试验法，该方法可以应用在机械制造，航空，运输，微电子，金属加工和其它
，以便检测出金属和合金表层内的结构相的不均匀性，以及测定出这一不均匀性的特征数据。对金属和合金的无损检测的涡流一热电偶检测，X射线照相检测、毛细管显微控制、声学显微检测和光学显微检测等方法及其所有的变换装置是现代无损检测
专业人员所熟知的。已有的这些方法能测定出金属和合金表面或内部的不均匀性(微裂纹，气孔，夹杂物等等)以及进行定量分析评估(Gus′，A.N.等编辑Gus′，A.N..Kiew，Naukovadumka，1981，第5-58及115-145页)。但是已有的方法和装置却不能测定出在金属和合金表面下5-10μ深处的表层内的结构相的不均匀性，也就是说，不均匀性表征了承载的金属和合金零件上表面损坏之前所呈现的状态在从前的诊断中不能预报这些零件缺陷的状态。一种相关的测定在金属和合金表近层内结构相的不均匀性的公知方法是用声波探测待检查的表面，测量出反射的声信号的强度，然后同已预先给定的阀值的强度相比较，并且记录就这个表明现存的不均性的特征超过的阀值强度(参见“无损伤试验”第5卷，卷2中“声学检测方法”实习用书/I.N.Briolov及M，Vyss.skola，1991年第5页)。上述方法不能精细地探测直至金属和合金10μ厚度表层内由晶格的微应变引起的不均匀性。由于在金属或合金内声信号的阻尼系数增至很大，而使声信号的振动传播的路程减小，因而该方法不可能实现上述要求。此外，还有一种检查金属和合金表面层内不均匀性的装置，它包括超声波发射器反射信号的接收器，反射信号的强度分析器，阀元件和指示器(参见苏联1260851号专利技术人证书MKIGOI1986年4月29日)。与前述的方法一样，该装置在探测浓度和识别不均匀性的大小方面均有局限性。更相关的现有技术是已申请专利的一种确认金属和合金的表层内结构相的不均匀性特征数据的方法，及其有关的实用转换装置(“材料缺陷试验法”，1987年第9其第45-52页)。上述的这个方法包括，屏蔽那个受外加激励的待检查的表面。用离子射线束对那个屏蔽的表面进行辐射，测出势垒的接触电位差，根据该电位差值判断所述不均匀性。实现这一方法的装置包括一个带有屏蔽罩的测量电极和位于两者之间的屏蔽网，一个位于屏蔽罩下面的离子的射线源和一个指示器。由于公知的测定不均匀性特征数据的方法及其所用的变换装置存在一系列的缺点，因而使其不能在承载零件表面破坏之前提供关于组成这些零件的金属或合金的表面和表近层内的结构相不均匀性方面的有用信息。本专利技术的方法用于测定金属和合金的近表层中结构相的不均匀性特征数据，通过一个装置完成其所需的变换，从而保证检测不均匀性(缺陷)时具有高可靠性，并且对深度从5至10μ的表面层内的不均匀性特征数据给出一个准确的定量的评价。为达到上述目的，屏蔽受外加激励的待检测表面，这个激励作用可以引起该待测表面发射电荷;用离子源辐射已屏蔽的表面，在待检测表面上任选的n个区域内的电流载流子电荷的浓度由固有的发射和次级发射(由辐射引起的)决定;使测量电荷浓度的实际值转换成同待检测表面的区域总数相对应的n个局部信号可以获得不均匀性的特征数据;这里的n≥2。通过使对屏蔽表面的辐射过程和电流载流子电荷浓度的测量稳定化，以及在该方法中增加了一个作用于辐射范围和测量范围的电场，该电场的强度同所接收的那些局部信号的算术平均值成正比例，从而提高了本方法的识别金属和合金表层内不均匀性的可靠性和测定不均匀特征数据的精确性。由于对要检查的表面的屏蔽，对其有关的辐射和测量在发射流中的电荷浓度都是根据一个预定的程序在对待检查的表面扫描过程中实现的。而使测定的准确性和精度提高，过程的持续时间缩短。不均匀性特征数据可以根据各种不同的方式来确定，特别是通过将“n”个局部电信号转变成一个色码，继而通过所收到的色彩标度的显示，将其颜色分量与预先给定的值加以比较后确定该特征数据。不均匀性的特征数据也可以按下述方式测定将“n”个局部电信号中的任一个与一个经过计算出的预定的值Uoi(t，△a)相比较，该值是代表在从查的表面的可能存在的不均匀性的特征值，然后根据比较的结果推断出差异信号的最小值minδε＝δUki(t，△a)-δU′vi(t，△a)通过一个具有分离的低频和高频信号分量的网络使有效的信号分离，并将分离后的有效信号乘以可变的权重系数K，计算关系参见下列等式 式中，б-相对于各种金属和合金的经验计算系数;G(t)-已知的在相间边界外的变形增长的扩散系数;N-1(t)-电过程检测的噪声矩阵的逆阵。不均匀性增量的实际值可用下列等式计算得出δ △ a =δ △ a2x + δ △a2y]]>△ax，△ay-变形增长的大小和通过计算值与给定值的比较来确定不均匀性特征数据的分量。为了获得所期望的特征值，可以采用一种带有初级变换器的装置，它由“n”个相互电绝缘的固定配置的传感器组成，这些传感器用于探测在电荷载流子电流中的电荷密度，该初级变换器包括由导电材料构成的一屏蔽罩的敏感元件和一个电离射束源，它在屏蔽区域内并配置在与敏感元件等距离的位置上，还包括一个位于转换器的输出端、并与局部电信号相连接的计算机程序块，为了提高检测不均匀性的可靠性和判断其参数的精确性，在该装置的屏蔽罩下面装有屏蔽网以及一个测量稳定化电路，稳定化电路的输入端接到转换器的输出端，并与局部电信号相连，其输出连到所述屏蔽网上。为了提高可靠性和精确性和为了缩短过程持续时间，该装置装有一个带有驱动器的并使初级变换器沿待检测的表面移动的装置的控制台，控制台上配有程序块，驱动器同上述控制台相连接。计算机程序块的具体实施方式可以具有不同的装置的变型。在一种变更方案中，该装置包括一个带程序块的控制台和一个指示器，计算机单元可以作为色彩信号的发送器，它的输入端连接到局部电信号的转换器的输出端和控制台的输出端，而它们输出端与指示器相连。在另一种装置的变换实例中，该计算机单元可顺次由比较器、差异信号计算器，有用信号发送单元，乘法单元和变形增长计算器以及权重系数计算器构成，权重系数19的第一输入端连接到差异信号计算器的第二输出端，而其第二输入端连接到变形增长计算器的输出端，其两个输出端又连接到乘法单元的输入端。此外该装置还具有一个电信号的调制器和一个基准信号发生器，基准信号发生器连接到电信号调制器的输入端，进一步还包括一个期望特征值发生器，期望特征值发生器的输出端则连接到电信号调制器的信息输入侧。信号调制器的输出端接至比较器的输入侧，此外该装置还带有一个识别不均匀性的单元和一个指示器，指示器的第二输入端与变形增长计算器的输出端相连，该识别不均匀性单元同指示器串联后同期望参数发生器的第二输出端相连接。一个进一步的装置改变方案可将两个计算单元的实施例组合而成。该装置装有带程序块的控制台和显示器。计算机单元可采用两子系统的形式，并通过一个转换开关连接到局部电信号转换器的输出端和控制台。其中第一子系统作为色彩信号的发送器，其输出与第一显示器相连接，其控制输入与控制台相接。第二子系统包括(每一个依次开断)比较器差异信号计算器分离有用信号的单元乘法器变形增长的计算器和一个权重系数的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测定在金属和合金的近表层内结构相不均匀性特别是微应变的特征数据的方法，包括：从外部包围待检查一表面的屏蔽，采用离子射线辐射所屏蔽的表面产生发射电荷，并且测量出表征所屏蔽表面电离过程的电参量，其特征在于：把电流载流子电荷作为测 量的电参数，这些电荷是在待测表面的ｎ个任选的区域中由故有的或激励的（由辐射引起的）载流子电荷的发射引起的，将测量出的电荷浓度的ｎ个实际值转换成“ｎ”个局部的电信号（对应于那个屏蔽表面的区域的数目），根据这些信号测定出不均匀性的特征值，这里的“ｎ”≥２。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦勒里S康德拉特株，阿克帝桑尼寇，维克托E沙特尼库，
申请(专利权)人：地产经营和信托公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]