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304不锈钢固溶产物晶粒尺寸的超声无损表征研究81表2304不锈钢不同固溶处理条件下试样幅度谱的峰值频率和峰值幅度Table2Peakfrequencyandpeakamplitudeof304stainlesssteelsamplesunderdifferentsolutiontreatmentconditionsintheamplitudespectrum对超声信号频谱特征的影响,表2列出了不同固溶处理状态下304不锈钢试样幅度谱的峰值频率和峰值幅度值,将其作图得到图6。从图6可以看出,固溶处理后,试样幅度谱的峰值频率出现明显降低,固溶时间的延长对峰值频率的影响并不显著;而峰值幅度却逐渐增大。峰值幅度大即谱峰高说明超声波传播过程中该频率的声能衰减小,信噪比较高;反之信噪比较低。304不锈钢中包含无数多个取向不同的晶粒,每个晶粒的尺寸也不尽相同,并且晶粒取向和晶粒尺寸具有随机分布的特性,这会导致相邻晶粒问存在声阻抗差。而实验用超声信号可看作是由不同频率的简谐波复合而成,当这种脉冲信号在材料中声阻抗发生变化的区域传播时,必然会发生吸收或散射,造成相应信号频率响应特性的改变。一般低频信号的衰减较小,高频分量的降低较为明显。故随固溶处理时间的延1080oc/0h℃℃1080/lh1080/2h1080oC/0h℃l080oC/lh1080/2h图6304不锈钢不同固溶处理条件下试样幅度谱(a)峰值频率;(b)峰值幅度Fig.6Peakfrequencyandpeakamplitudeof304stainlesssteelsamplesunderdifferentsolutiontreatmentconditionsintheamplitudespectrum(a)peakfrequency;(b)peakamplitude长,304不锈钢的晶粒尺寸逐渐增大,对高频超声信号分量的衰减作用增强,从而使试样一次底波幅度谱的峰值频率向低频偏移。晶粒尺寸越大,传播过程中声能衰减越厉害,底波频谱的峰值频率向低频偏移也就越明显。而且,相对于高频分量,低频分量对应的幅值衰减也会较小,所以经固溶处理后当峰值频率向低频偏移时,对应的峰值幅度却逐渐增大,这与图6所示的变化趋势相吻合。3结论(1)经固溶处理后,试样的横波声速、纵波声速均呈现递减的趋势;相同的固溶处理温度下,随固溶处理时间的延长,试样的横、纵波声速缓慢降低,相对纵波声速而言,横波声速的变化更为显著。(2)经固溶处理后,试样的衰减系数明显增大;随固溶处理时间的延长,试样的衰减系数进一步增大。(3)频谱分析表明:经固溶处理后,试样幅度谱的峰值频率明显降低,延长保温时间对峰值频率的影响较小,而峰值幅度不断增大。(4)结合金相分析可知,声速、声衰减系数以及频谱参数的改变归因于固溶处理对材料的晶粒尺寸作用以及晶粒尺寸对超声波传播的影响作用。(5)基于最小二乘法拟合得到:超声波横波声速、纵波声速。与平均晶粒尺寸d线性相关:一~0.49254d+3188.40138,.一一0.07632d+5772.88964;纵波衰减系数a与平均晶粒尺寸d符合如下规律:d一1.2605×∞10d・+0.0995。(下转第86页)
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