钨铜触头 — 超声波无损检测

钨铜触头又被称为钨铜电触头或钨铜触点，其是由钨和铜两种既不互相固溶又不形成金属间化合物的两相假合金。也正因为此，它不但具有钨高硬度、高强度、高熔点、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性，还保持了铜优异的导电导热性能以及良好的可塑性，在一些高压开关、断路器、仪表元器件等方面起着重要作用。目前来说，制备钨铜触头的主要采用的是粉末冶金技术（Powder Metallurgy，PM），而相应所采用对其各项性能检测的方法，如密度检测、硬度检测、抗压或抗弯强度检测、显微组织结构等，都会对钨铜产品的完整性产生一定的破坏，导致其工作失效。并且这些测试的手段对于大批量的产品也只能做到一定比例的抽检，难以具备一定的代表性。若有因漏检而出现的不合格钨铜触头被运用在实际生产中就很可能埋下安全隐患，不管是对生产还是对人身安全都是极为不利的。

因此，相关研究人员利用无损检测技术来测定和评价钨铜相关产品的力学性能。超声波无损检测也被称为超声波探伤，其是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。超声波无损检测相比于其他检测手段有着许多优点，如超声波的穿透能力强，传输损失小，探测深度可达几米；灵敏度很高，能够发现与直径0.1-1mm的空气系反射能力相当的反射体；定位准确、对形状以及大小的呈现也较为精确；操作方便，且适用于绝大多数的材料；整个检测过程不会造成环境污染，对人体也完全无损害。

接下来我们主要介绍超声无损检测利用脉冲反射原理对粉末冶金制品中的孔隙缺陷如何进行测量，再通过对断口形貌以及金相观察来进一步分析检测结果和粉末冶金制品缺陷以及相关性能间的关系。通常采用的超声检测仪及配套直探头可根据缺陷波的位置确定缺陷的埋藏深度，根据缺陷波的幅度可估算出缺陷当量的大小。采用NaCl作为造孔剂与钨粉和铜粉混合，通过粉末冶金的方法制得具有不同孔隙率的钨铜触头。通过金相组织照片可以看出，随着造孔剂量的增多，孔隙所占的体积也成比例增加，孔隙率较低则组织相对致密，孔隙率较高则组织相对疏松。再依据不同孔隙率所产生的缺陷波的波峰强度和波的宽度不同进行分析。孔隙较为细小均匀，数量较少的试样，孔隙尺寸小于超声波的波长，不能形成散射，此时杂波信号只受基体材料本身的影响，这时超声波的散射较弱，波形较为平滑；而反过来，孔隙粗大、孔隙率较高会形成强烈的散射信号，波形也会显得尖锐。另外，随着开孔率的增加，缺陷波的峰值也会明显减小。这是由于开孔率的增加对超声波的吸收作用也随之增强，声波遇到缺陷所反射回来的声波强度必然减小，峰值也随之减小。试样的声速和开孔率及硬度之间还存在一定的对应关系。随着声速减小，开孔率增大，密度减小，硬度降低。这是由于孔隙的增加对超声波吸收作用增强，从而声速下降。而孔隙的增加还会影响材料的强塑性。但是不同材料的弹性模量是不同的，需要分别绘制关系曲线。总的来说，超声波无损检测散射波的波形能够在一定程度上反映钨铜触头以及其他粉末冶金制品中孔隙的数量和状态。散射波较为平滑，无明显起伏时，说明材料的孔隙度较小，有可能小于超声波波长；散射波信号杂乱且有明显起伏时，说明材料的孔隙缺陷较多。此外，超声无损检测中的声速和材料中的孔隙率存在一定的线性关系。声速的减小代表了材料孔隙的增大，与此同时也能客观反映出材料的其他综合性能。

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