● 摘要
在质量控制，现场维护和材料状态检测时定量测量残余应力十分必要。现有的用于测量残余应力的无损检测技术，如X射线衍射法和中子衍射法存在设备昂贵，检测时间集中，且安装成本高等问题。 涡流检测是一种低成本、快速且简单的无损检测技术，越来越广泛地应用于包括残余应力检测等的定量检测中。用涡流技术评价残余应力利用应力引起的材料电导率变化以及电导率和压阻系数具有相关性等原理。此前，该方法在喷丸处理引起的压缩残余应力评价中得到了成功的应用。 淬火和焊接等热处理会产生残余应力场，淬火产生的应力场沿构件的深度方向拉伸或压缩，而焊接产生的残余应力会更复杂，沿纵向、横向和厚度三个方向均会变化。这两种工艺过程中材料的电导率都会显著变化，其改变量取决于加工工艺条件，尤其是热输入和持续时间。 论文提出电导率作为热残余应力的无损检测表征参量，着重研究由于淬火处理产生热应力的检测问题，讨论了单频涡流方法测量电导率变化的可能性，利用电磁正演模型的结果，使用最小二乘法反演得到涡流探头的参数。根据焊缝的残余应力具有三维特征的特点，涡流方法检测了镁铝合金5A06焊接接头的相应三个方向不同的电导率。研究中采用不同温度热处理的试样来模拟焊缝的不同区域，测量各试样的压阻系数，并对测量结果使用热耦合压阻有限元模型进行分析。 采用电导率方法评估残余应力，应重点研究其沿深度方向的特征。论文为研究表面残余应力对电导率测量的影响，利用焊缝移除工序使焊缝表面产生压缩残余应力，并用X射线衍射法测量应力的大小。结果表明，射线频率为60kHz时，使用商业涡流电导率仪测量的电导率对表面残余应力最敏感，频率增大或减小，敏感度均会下降。 最后，对经淬火热处理的试样进行电导率测量并将其电导率作为热残余应力的表征。实验时残余应力采用有限元模型进行定量估算，电导率用涡流探头测量。结果显示，电导率可以用于表征铝镁合金5A06的热残余应力。该方法未来可用于建立焊缝中电导率和残余应力间的相互关系。