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科技成果——金属材料内部质量检测与三维表征技术

技术领域钢铁冶金

成果简介

金属材料内部质量检测与三维表征技术是一种超声显微检测技术与先进信号、图像处理方法相结合的无损检测技术。该技术可实现金属材料内部缺陷的定位、定量、定型以及定形的表征，进而实现金属材料内部质量的综合评价。与传统方法相比，该技术具有制样简单、扫查范围大、检测精度高、体空间表征等优势，可实现如下主要功能：

（1）金属材料纯净度的评价；

（2）金属材料偏析、缩孔、裂纹的识别；

（3）金属材料凝固组织的表征；

（4）金属材料内部缺陷的三维体空间分布的可视化。

超声检测硫偏析

应用情况

该技术完全具有独立知识产权，技术成熟度达到6级，已成功为河钢、马钢、沙钢、湘钢等多家钢厂提供过相关技术服务。实现了对不同压下工艺情况铸坯内部质量的评价，建立了铸坯压下量与致密度统计模型；实现了对不同生产工艺下的4类铸坯的致密度、均匀度、缺陷数量与缺陷尺寸的综合评价，为优化实际生产工艺提供了可靠的数据支撑；实现了对镧铝合金材料枝晶结构的三维重构，为分析枝晶尺寸、生长角度等提供了有效的分析手段；实现了对不同搅拌速度、保温时间等焊接参数情况下焊点内部孔洞缺陷的空间分布与尺寸的统计分析。

超声检测碳偏析

超声检测镧铝枝晶

超声检测柱状晶与等轴晶

市场前景

作为无损检测的重要手段，超声显微检测技术可以广泛应用于钢铁冶金、电力电子等行业。与传统检测方法相比，金属材料内部质量检测与三维表征技术对待检测样品要求较低，制样过程简单，制样成本较低，且该技术可检测样品尺寸远大于传统方法，检测速度快，精度高。对于金属材料来说，该技术可以应用于金属材料内部缺陷尺寸、数量、分布、类型等方面的检测，检测结果可以为钢铁生产过程的工艺优化提供有益指导。此外，该技术也可应用于非金属材料内部质量检测，如陶瓷基复合材料内部缺陷检测及碳纤维复合材料孔隙率的检测等，为提高非金属材料内部质量提供了一种新的检测手段。

投资估算和经济效益分析

由用户所选配的探头来决定设备的费用，探头的频率越高，检测的空间分辨率越高，则设备的费用越高。利用金属材料内部质量检测与三维表征技术可以有效提高检测效率与检测精度，及时获取金属材料内部缺陷的分布状态，有利于及时优化生产工艺参数，有利于提高金属产品的内部质量，从而延长金属材料的服役周期。因此，该技术的应用有望取得良好的经济效益，增强企业的质量核心竞争力。

成果亮点与技术先进性

（1）可对金属内部的质量检测与三维表征，是一种无损的、高效的、三维可视化的检测技术。

（2）超声显微技术使用高频聚焦探头，可实现大面积扫描、体空间检测且具有较高的分辨率，可作为金相分析、扫描电镜分析、硫印分析、酸浸分析等传统理化检测手段的有益补充和扩展。

（3）与生产工艺相结合，指导优化钢铁生产的工艺，具有较好的推广价值。

（4）具有4项技术发明专利。

合作方式合作开发