鎢銅觸頭 — 超聲波無損檢測

鎢銅觸頭又被稱為鎢銅電觸頭或鎢銅觸點，其是由鎢和銅兩種既不互相固溶又不形成金屬間化合物的兩相假合金。也正因為此，它不但具有鎢高硬度、高強度、高熔點、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性，還保持了銅優異的導電導熱性能以及良好的可塑性，在一些高壓開關、斷路器、儀錶元器件等方面起著重要作用。目前來說，製備鎢銅觸頭的主要採用的是粉末冶金技術（Powder Metallurgy，PM），而相應所採用對其各項性能檢測的方法，如密度檢測、硬度檢測、抗壓或抗彎強度檢測、顯微組織結構等，都會對鎢銅產品的完整性產生一定的破壞，導致其工作失效。並且這些測試的手段對於大批量的產品也只能做到一定比例的抽檢，難以具備一定的代表性。若有因漏檢而出現的不合格鎢銅觸頭被運用在實際生產中就很可能埋下安全隱患，不管是對生產還是對人身安全都是極為不利的。

因此，相關研究人員利用無損檢測技術來測定和評價鎢銅相關產品的力學性能。超聲波無損檢測也被稱為超聲波探傷，其是利用超聲能透入金屬材料的深處，並由一截面進入另一截面時，在介面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波，在螢光屏上形成脈衝波形，根據這些脈衝波形來判斷缺陷位置和大小。超聲波無損檢測相比於其他檢測手段有著許多優點，如超聲波的穿透能力強，傳輸損失小，探測深度可達幾米；靈敏度很高，能夠發現與直徑0.1-1mm的空氣系反射能力相當的反射體；定位準確、對形狀以及大小的呈現也較為精確；操作方便，且適用於絕大多數的材料；整個檢測過程不會造成環境污染，對人體也完全無損害。

接下來我們主要介紹超聲無損檢測利用脈衝反射原理對粉末冶金製品中的孔隙缺陷如何進行測量，再通過對斷口形貌以及金相觀察來進一步分析檢測結果和粉末冶金製品缺陷以及相關性能間的關係。通常採用的超聲檢測儀及配套直探頭可根據缺陷波的位置確定缺陷的埋藏深度，根據缺陷波的幅度可估算出缺陷當量的大小。採用NaCl作為造孔劑與鎢粉和銅粉混合，通過粉末冶金的方法制得具有不同孔隙率的鎢銅觸頭。通過金相組織照片可以看出，隨著造孔劑量的增多，孔隙所占的體積也成比例增加，孔隙率較低則組織相對緻密，孔隙率較高則組織相對疏鬆。再依據不同孔隙率所產生的缺陷波的波峰強度和波的寬度不同進行分析。孔隙較為細小均勻，數量較少的試樣，孔隙尺寸小於超聲波的波長，不能形成散射，此時雜波信號只受基體材料本身的影響，這時超聲波的散射較弱，波形較為平滑；而反過來，孔隙粗大、孔隙率較高會形成強烈的散射信號，波形也會顯得尖銳。另外，隨著開孔率的增加，缺陷波的峰值也會明顯減小。這是由於開孔率的增加對超聲波的吸收作用也隨之增強，聲波遇到缺陷所反射回來的聲波強度必然減小，峰值也隨之減小。試樣的聲速和開孔率及硬度之間還存在一定的對應關係。隨著聲速減小，開孔率增大，密度減小，硬度降低。這是由於孔隙的增加對超聲波吸收作用增強，從而聲速下降。而孔隙的增加還會影響材料的強塑性。但是不同材料的彈性模量是不同的，需要分別繪製關係曲線。總的來說，超聲波無損檢測散射波的波形能夠在一定程度上反映鎢銅觸頭以及其他粉末冶金製品中孔隙的數量和狀態。散射波較為平滑，無明顯起伏時，說明材料的孔隙度較小，有可能小於超聲波波長；散射波信號雜亂且有明顯起伏時，說明材料的孔隙缺陷較多。此外，超聲無損檢測中的聲速和材料中的孔隙率存在一定的線性關係。聲速的減小代表了材料孔隙的增大，與此同時也能客觀反映出材料的其他綜合性能。

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