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世纪60年代开始，金属基复合材料就受到了广泛的关注，但由于制造工艺复杂，
成本较高，它主要被应用于航空航天领域。
金属基复合材料通常采用铸锭冶金法或粉末冶金工艺制备，均有可能产生增强
体分布不均匀等缺陷，从而导致材料的性能下降或性能分散度大。传统的方法
是通过金相照片观察材料的组织结构与形态，从而确定材料是否包含缺陷，或采用
力学性能试验机等仪器设备直接测量材料的机械性能。上述这些方法都必须破坏试
样，甚至造成材料无法使用，且存在操作复杂，费时费力，检测区域受限等问题，
严重限制了材料使用范围。因此，迫使人们开展金属基复合材料的无损检测和评价
方法的研究，以满足工程实际的需要。
金属基复合材料的超声无损检测
超声波检测技术在金属基复合材料方面的应用主要分为2类：一是探测材料
或构件中是否存在缺陷，并对缺陷的形状、大小、方位、取向、分布和内含物等情
况进行判断，即超声无损检测（UltrasonicNon-destructiveTesting,UNDT）；
二是借鉴有损测试手段获得的信息，在材料的力学性能、微观结构与无损检测参量
之间建立相关联系，进而对材料进行评价，即超声无损评价（Ultras
onic
Non-destructiveEvaluation，UNDE））
阶梯状SC0/Af试样
由于UNDT操作简单，成本较低，对人体无害，已被广泛应用于金属基复合材料的
检测。UNDT检测的缺陷对象除裂纹、内孔等普通缺陷外，还包括增强体偏聚等金
属基复合材料特有的缺陷。利用聚焦探头进行超声C扫描，可以获得存
在团聚、气孔等缺陷的分布图像。P.K.Liaw在对粉末冶金工艺制造的SiCp增强
6013铝合金（增强体体积百分比为25%）坯料进行无损检测中，首先使用5MHz聚
焦探头对试样进行了超声C扫描成像，从图像中可以清晰地辨认出SiCp的团聚，
其中最小的团聚体直径为1.6mm；然后利用扫描电镜观察了对应位置的微观结构形
貌，验证了C扫描结果的正确性。K.Lemster在研究X38CrMoV5-1/AI2O3金属基复
合材料的机械性能时使用超声C扫描对材料内部的均匀性和裂纹进行了检测。国内
魏勤等人利用超声C扫描对SiCp/Al试样进行了检测，可以清晰地看出材料中的团
聚和孔洞。
金属基复合材料的超声无损评价是通过可测的声学参量，如声速、声衰减系
数、回波频率等对材料的弹性常数、SiCp体积百分比含量、孔隙率等特征进行测
量，从而对材料的力学性能、成分或微观结构等方面做出评价。在对材料进行
UNDT是UNDE的基础，而UNDE是UNDT的延伸。由于UNDE可以从不同
视角对被评价对象的固有属性、功能、状态、潜能及其趋势等做出完整、准确的评
价和预测，因此成为目前无损检测技术研究的一个热点。
金属基复合材料的超声无损评价
在超声无损评价的研究中，最重要的步骤就是建立可测声学参量与材料特征参
数之间的关系。针对金属基复合材料，研究的对象主要有弹性常数矩阵或弹性模
量、增强体的体积百分比、孔隙率和增强体颗粒大小等。由于在评价中针对的材料
特征不同，测量的声学参量不同，因此所使用的理论也不同，涉及的范围十分广
泛。
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