没有先前速度知识的硬化层深度测量:使用FMC阶段阵列超声波和CMP收集的实验研究
Fei Hui1, Shupeng Geng1, Lei Zhang2
1School of Mechanical Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Inner Mongolia 014010, China.
Ultrasonics
|February 19, 2026
概括
这项研究引入了一种新的超声波方法,用于测量钢中的硬化层深度,而不需要先前的声速数据. 该技术准确地确定深度,改善钢表面的质量控制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 非破坏性测试 不破坏性测试
- 超声波测试 超声波测试 超声波测试
背景情况:
- 硬化层深度对于钢的表面性能至关重要,例如强度和耐磨性.
- 传统的方法往往需要对声速的预先了解,这限制了它们的适用性.
- 阶段阵列全矩阵捕获 (FMC) 为定量测量提供了一个潜在的替代方案.
研究的目的:
- 开发和验证用于硬化层深度测量的定量超声波方法.
- 消除了对硬化区域的声速事先了解的需要.
- 提供一种更可靠的方法来评估工程中硬化层的质量.
主要方法:
- 使用阶段数组全矩阵捕获 (FMC) 与共同中点 (CMP) 采集.
- 引入了一个能量堆积速度反转方案来估计声音速度.
- 应用Kirchhoff积分迁移用于使用反向速度的接口成像.
主要成果:
- 成功测量了基材 (5960 ± 10 m/s) 和硬化区域 (6020 ± 10 m/s) 的速度.
- 达到2.3%的平均硬化层深度误差,反转速度与金学不同不到1%.
- 与B扫描和TFM相比,证明了更好的接口分辨率和深度估计.
结论:
- 建议的超声波方法准确地测量了硬化层的深度,没有先前的速度信息.
- 这种定量方法为工程应用提供了更好的分辨率和可靠性.
- 该技术为硬化钢的非破坏性质量评估提供了一个实际的解决方案.
