ЛАЗЕРНО-УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ПОРИСТОСТИ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ РЕАКЦИОННОГО ЛИТЬЯ

摘要

Один из наиболее критичных производственных дефектов литых металломатричных композиционных материалов - неравномерное распределение пористости по объему композита. Неравномерность приводит не только к локальному разупрочнению, но и играет ключевую роль в эволюции процесса повреждения при действии внешних нагрузок. В работе представлены результаты исследования локальной пористости дисперсно-упрочненных алюмоматричных композиционных материалов, изготовленных способом реакционного литья. Использовали лазерно-ультразвуковой метод, основанный на статистическом анализе распределения амплитуд обратнорассеянных широкополосных импульсов продольных ультразвуковых волн в композитах. Лазерное возбуждение и пьезоэлектрическую регистрацию ультразвука осуществляли с применением лазерно-ультразвукового преобразователя. Анализировали две серии образцов: упрочненных in situ синтезированными ин-терметаллидными частицами Аl_3Ti в различной объемной концентрации и частицами Аl_3Ti с добавлением наночастиц синтетического алмаза. Установлено, что для обеих серий распределение амплитуд обратнорассеянных ультразвуковых импульсов аппроксимируется Гауссовской функцией распределения, применимой для большого числа статистически независимых величин. Эмпирическая зависимость полуширины распределения от локальной пористости композитов аппроксимируется одной и той же близкой к линейной функцией независимо от размера и концентрации упрочняющих частиц. С ее помощью выведена расчетная формула для определения локальной пористости в исследуемых материалах. Полученные результаты могут быть использованы для обнаружения в литых металломатричных композитах потенциально опасных областей с повышенной пористостью.