题目：金属材料声参量的初步研究及应用

近年来，随着全球资源逐渐减少，原材料价格一路飙升，有些金属制造商或原料供应商用价格较低廉的劣质金属替代品取代价格较高优质的原物料来牟取暴利，或是通过偷工减料来降低成本获取高收益，制造出不符合国家标准规格或买家规范的金属制品，而造成重大损失或安全事故。如此不仅大大冲击了材料市场，危害人民的安全，严重影响到我国社会主义市场经济体制的建立，阻碍了我国经济健康发展。因此，金属材料的防伪辨识分析显的越来越重要。传统的金属材料辨识方法有物理辨识和化学辨识。其中，物理辨识是通过金属的宏观物理特征或者其在物理过程中表现出的微观特征进行的。常用的方法有感官辨识、断口辨识和火花辨识等。由于物理辨识方法简单、方便、易行、现场性好并且分析精准度可从定性到半定量，对于一般的常用金属材料，这些方法已能满足要求，但还有一定的局限性，例如，有些辨识方法是有损的，且这些方法误差都比较大，有时不很准确。化学辨识是通过化学反应分析金属的组成成分来辨识是何种金属的方法。常用的化学成分分析方法有滴定分析方法、重量分析法和容量分析法等。化学辨识方法不能在线分析、较复杂且有损。对于实际中的贵重金属材料或珍贵金属藏品的防伪辨识，这些方法显然很不合适。那么怎样才能在不损害金属材料的前提下，做到快速、准确地对材料进行辨识或着标记，以达到防伪的目的呢？本文针对这个问题，以三种不同的金属材料（其中同种材料有不同的热处理条件）为例，探讨和研究了无损辨识金属材料的方法，具体依据及工作如下：超声波作用下金属材料对其响应与材料内部微观结构密切相关，超声波在不同金属材料（对应的显微结构不同）以及不同热处理状态下的同种材料（材料内部晶粒尺寸不同）中传播时，引起的声波能量损失和传播速度（声衰减系数与声速）的变化是不同的，而窄脉冲在不同内部微观结构的材料中传播遇底面反射后，其中各个不同频率谐波的变化不同，从而造成叠加后的窄脉冲频谱的变化也会有所不同（引起的峰值频率与带宽会不同），这些都与材料本身的特性有关，从而提供了能够判断材料内部性质的信息。也就是说，不同的金属材料以及不同热处理状态下的同种材料对应的这些声参量是不同的。所以，根据测得的在不同内部微观结构的材料中传播的超声波声参量的不同，就可对金属材料进行辨识（鉴别或防伪）。本文根据超声波在金属材料中的传播特性，利用一次和二次底面回波测试并计算了材料的声速、声衰减系数、一次底面回波的幅度谱、功率谱中的峰值频率及带宽，研究了以此辨识不同金属材料、不同热处理状态的同种材料以及经混合后的材料（包括不同的金属材料，其中每种金属材料都有不同的热处理状态）的方法, 结果表明，利用超声波无损测得的材料的声参量可用于辨识金属材料。该方法是非破坏性的，并具有简单、准确度高、快捷、适合在线检测以及适用范围广等诸多优点，也可很好地用于贵重金属材料或珍贵金属藏品的无损防伪辨识。