Контроль в порошковой металлур­гии. Получение материалов методом по­рошковой металлургии состоит в прессо­вании порошка из заданной смеси мате­риалов (в том числе неметаллов) и после­дующем или одновременном спекании при высокой температуре, но более низ­кой, чем температура плавления компо­нентов. Таким способом изготовляют ма­териалы, получить которые другими спо­собами невозможно (например, из не - сплавляющихся материалов); материалы с повышенной стойкостью к вибрациям, смене температур, истиранию и т. д.; изде­лия, не требующие дальнейшей обработки.

Например, для получения материалов на основе железа используют порошок губчатого железа, который подвергают двустороннему прессованию и спеканию при температуре от 400 до 1250 °С в тече­ние 5 ... 180 мин. Пористость полученного таким способом материала изменяется в границах от 7 до 38 объемных процентов.

Исследования, выполненные М. Ми- ховски (Болгария) в ЛЭТИ, показали, что коэффициент затухания УЗ в таких мате­риалах в несколько раз больше, чем в низ­коуглеродистой стали. Это не препятству­ет дефектоскопическому контролю таких материалов. С увеличением частоты УЗ коэффициент поглощения возрастает ли­нейно, а коэффициент рассеяния - по квадратичному закону. Основное влияние на величину коэффициента затухания ока­зывает пористость и многократное отра­жение в контактных пленках между спе­каемыми частицами. Обзор данного во­проса приведен в [2].

Измеряя скорость, можно контроли­ровать пористость материала, грануломет­рический состав, температуру и продол­жительность спекания. При этом возмо­жен разброс результатов в пределах от 0,7 до 10 %. По качественному измерению затухания (через добротность колебаний) можно оценить степень спекания.

Пористость спеченных материалов контролируют также по затуханию УЗ (В. А. Плотников и др.). Контроль выпол­нялся PC-преобразователем на частоте 2,5 МГц по донному сигналу на образцах в форме дисков.

Проведенный анализ [55] показал, что контроль величины пористости по относительному изменению скорости зву­ка с/со предпочтительнее, чем по относи­тельному изменению коэффициента зату­хания 5/5о, особенно в производственных условиях. На рис. 7.58 показаны зависи­мости скорости звука 1 и коэффициента затухания 2 от плотности (обратно про­порциональной пористости) материалов, полученных методом порошковой метал­лургии. Как видно, поле разброса показа­ний (обозначено штриховыми линиями) для скорости значительно уже, но точ­ность измерения скорости выше.

В. В. Поляковым и др. [262] установ­лены корреляционные связи между скоро­стями продольных и поперечных волн с одной стороны и такими параметрами по­ристых меди и железа, как электропровод­ность, теплопроводность, магнитная про­ницаемость, твердость по Бринеллю с дру­гой. С увеличением скорости все эти па­раметры увеличиваются.

По скорости и затуханию УЗ предла­гается контролировать величину зерна в прессованных при высокой температуре порошковых материалах [425, с. 420/094]. В теоретической модели в коэффициент

затухания кроме коэффициентов поглоще­ния и рассеяния введен дополнительный член - коэффициент распространения, учитывающий особенности порошкового материала. Контролируют также спечен­ный порошковый материал на наличие дефектов.

Контроль акустических свойств композиционных материалов на основе алюминиевой матрицы. Одними из пер­спективных являются материалы, полу­чаемые методом порошковой металлургии из дисперсных порошков пластичного металла (алюминия, титана или никеля) и твердой керамики (окиси алюминия, кар­бида кремния и др.), выполняющей роль армирующего компонента. Эти порошки смешивают и прессуют в формах в защит­ной атмосфере при давлении порядка 40 МПа и температуре 590 ... 600 °С. Со­четание пластичности металлической мат­рицы с твердостью и жесткостью арми­рующего керамического наполнителя при­дает материалу прочность и износостой­кость.

Для неразрушающего контроля свойств этих материалов используют УЗ - эхометод. В работе [425, с. 320/036] опи­саны результаты контроля материала с алюминиевой матрицей, армированного карбидом кремния (SiC). Средние размеры частиц алюминия - 25, 100 и 180 мкм, час­тиц SiC - 10 и 40 мкм. Испытывали образцы

толщиной 20 мм с различным содержани­ем SiC и разными размерами частиц по­рошка. Скорость и коэффициент затуха­ния продольных волн измеряли эхомето - дом на частотах 3,5; 5 и 10 МГц.

Плотности алюминия и SiC близки, однако модуль упругости керамики на­много больше, поэтому повышение со­держания SiC увеличивает скорость звука. Рост содержания SiC от 0 до 20 % повы­шает коэффициент затухания (примерно вдвое), что объясняется увеличением рас­сеяния на частицах наполнителя. При по­стоянстве состава материала уменьшение размеров частиц как алюминия, так и SiC увеличивает скорость звука. Для материа­ла с размерами частиц алюминия 25 и 100 мкм повышение содержания SiC уве­личивает затухание, однако, если частицы алюминия имеют размер 180 мкм, наблю­дается обратное. Это требует дополни­тельного исследования. Частота УЗ не влияет на скорость звука. С ростом часто­ты затухание растет.

Контроль ферритов. Ферриты - не­металлические ферромагнитные материа­лы, химические соединения оксидов пере­ходных металлов с оксидом железа. Изде­лия из ферритов изготовляют спеканием из смеси порошков. Выпускают в виде моно - и поликристаллов. Их применяют в радиотехнике и электронике. Нарушение режима спекания и кристаллизации при­водит к возникновению трещин и струк­турным изменениям.

С. А. Филимоновым предложен резо­нансный метод контроля ферритовых пла­стин. Для возбуждения ультразвука ис­пользован магнитострикционный эффект в самой пластине. Нарушение режима спе­кания приводит к уменьшению амплитуды резонансных импульсов. Этот признак хорошо коррелирует с количеством тре­щин в пластине. Маскирующее действие оказывают клинообразность и разнотол - щинность пластины. Влияние увеличения пористости в ферритах разного состава на уменьшение скорости (рис. 7.59) и возрас­тание коэффициента затухания проанали­зировано Е. К Гусевой.

В работах С. Г. Абаренковой и др. [1] исследовалось качество заготовок маг­нитных головок, вырезанных из монокри­сталла марганцо-цинкового феррита. Ин­формационный параметр - добротность, измерявшаяся по ширине резонансной кривой собственных колебаний заготовок в форме пластин. Рост числа дислокаций (почти на два порядка) сопровождался двукратным изменением добротности. Этот параметр оказался более чувстви­тельным к качеству головок, чем магнит­ные свойства.

Длительный высокотемпературный вакуумный отжиг пластины феррита, при­водящий к совершенствованию кристал­лической решетки, увеличивает собствен­ную частоту на несколько процентов, доб­ротность - в 3 ... 10 раз. Одновременно увеличивается на несколько десятков про­центов коэффициент электромеханиче­ской связи - важный показатель качества магнитофонной головки.

Разработана автоматизированная ус­тановка [111] для контроля ферритов в диапазоне частот 50 ... 300 кГц. Установка позволяет измерять собственную частоту, добротность и магнитные свойства ферри­тов. В условиях массового производства поликристаллических ферритовых пла­стин достаточно измерить один акустиче­ский параметр - частоту нижней планар­ной моды при оптимальном подмагничи - вающем поле.

В. М. Барановым и др. предложено контролировать дефекты кромок поверх­ности ферритовых, керамических и других изделий с круглой поверхностью по аку­стическим шумам, возникающим при ска­тывании изделия по наклонной поверхно-

сти. Если сколы на поверхности отсутст­вуют, амплитуда шумов равномерно воз­растает из-за ускорения движения изде­лия. При наличии скола появляются им­пульсные составляющие.