隨著高鐵、輕軌交通發展加速，軌道等關鍵部件無損檢測要求越來越嚴，面對廣闊軌道交通萬億級市場，如何發揮好非晶合金新材料優勢是非晶中國一直致力關注的重點。面對客戶咨詢關于非晶合金材料在高鐵等軌道交通的優勢與機遇，非晶中國大數據庫中發現南理工陳光老師多年前指導碩士研究生戰中學研究成果，現整理給予展示。

 

    1 什么是漏磁探傷及重要性？

 

    漏磁探傷是無損探傷技術中的一種檢測方法，漏磁檢測方法的主要檢測原理是：將工件磁化（接近飽和），使其具有一定的磁通密度，以便在不連續處產生漏磁場，磁場傳感器將輸出信號送到運轉放大器中。由于采用磁飽和狀態，工件內具有相當高的磁場強度和磁場密度，磁力線不受限制，因而工件表面有較大的磁漏通，有利于現場檢測。

 

    漏磁探傷技術因其操作簡單、檢測高效且探傷靈敏度高而廣泛應用到軌道交通、薄壁件、焊縫等部件檢驗當中。

 

    2 當前無損探傷常用檢測方法有哪些？

 

    無損探傷的常用檢測方法包括X光射線探傷、漏磁探傷、超聲波探傷、滲透探傷和Y射線探傷、渦流探傷、螢光探傷、著色探傷等。

 

    3 影響漏磁探傷檢測結果因素有哪些？

 

    （1）磁化電流的高低會直接影響到探傷檢測結果；

 

    （2）檢測速度同樣會對檢測結果造成巨大影響；

 

    （3）樣管人工缺陷會導致出現誤判情況；

 

    （4）探靴在長期使用過程中容易發生磨損，也會造成誤判情況的發生。

 

    4 非晶合金做探靴有什么優點？

 

 

 

    塊體非晶材料具有優異的力學性能，其但其抗壓性能及沖擊韌性好，同時由于其本身不具有鐵磁性，能夠很好避免硬質合金鋼耐磨塊應用中存在的問題，提高探靴測量精度。

 

    5 大家擔心哪些問題，試驗結果是？

 

    （1）非晶合金高溫晶化問題如何解決？

 

    非晶合金存在一個不可避免的缺陷就是在超過500℃高溫下就會晶化，而探靴實際應用工況較為復雜，有研究表明：在干磨損條件下，塊體非晶探靴摩擦副接觸表面局部閃溫達到1000℃，由于大塊非晶在此溫度下處于過冷液相區范圍，此時塊體非晶表現為超塑性，從而在摩擦過程中產生大量塑性變形，這種塑性變形和塑性流動遠比晶態合金的嚴重，因而其耐磨性較相同成分晶態合金差。

 

    戰中學將Zr55Ni5Cu30Al10非晶耐磨塊作為摩擦磨損保護材料，實驗結果表明：Zr基非晶耐磨塊的硬度適中，抗沖擊性能及壓縮性能較好。

 

    雖然其晶化溫度僅為673K，但在試驗過程中未發現由于摩擦產生的閃溫而發生晶化。這可能是由于鋼管在檢測過程中與耐磨塊接觸為不連續的瞬間接觸，且鋼管的自重基本被夾緊裝置所承擔，因而與耐磨塊摩擦時徑向壓力較小，所以Zr基非晶耐磨塊在檢測過程中未發生嚴重的晶化現象。但在長時間的摩擦中，Zr基塊體非晶表面一些極微小的晶化相或第二相產生，這些微小的晶化相或第一相可尺寸較小（在SEM、x射線下基本觀察不到），彌散分布在zr基塊體非品表面，起到彌散強化作用，從而提高其表面硬度和抗壓強度，進而提高其抗磨損、沖擊性能。

 

    隨著摩擦磨損的進行，這些微小的晶化相沒有發生進一步的長大，塊體非晶基體仍為非晶相。這種行為一直持續到耐磨塊失效為止。即在整個耐磨塊磨損過程中，其表面都會產生一些彌散相，起到強化作用。

 

    用Zr基塊體非晶作為耐磨塊能達到過管3500根左右，同時由于其適中的硬度和優異的抗沖擊性能，不會發生表面剝落現象，與硬質合金材科相比，能夠有效保護鋼管表面質量，彌補硬質合金鋼材料的缺點。

 

    （2）如何避免非晶耐磨塊的磁化？

 

    由于金屬基耐磨材料存在不同程度的鐵磁性，因而對于探靴而言，耐磨塊的磁化后將會對其信噪比產生不利的影響。

 

    科研工作者戰中學進行了對比實驗：下表中樣品1、2為采用Zr基非晶耐磨塊后檢測的信噪比值，樣品3、4是采用YT硬質合金制備的探靴耐磨塊信噪比值。

 

    顯然，采用Zr基塊體非晶材料作為耐磨塊能夠顯著提高探靴的信噪比，提高檢測精度。對樣品1和2不同缺陷位置產生的信噪比值進行檢測及數據分析，結果表明：采用Zr基非晶耐磨塊制作的探靴滿足一般探測現場需求。同時根據檢測的其他實驗結果顯示，國產探靴達到了進口探靴的各項指標。

 

    由此表明：Zr基非晶耐磨塊不具有鐵磁性，替代以往采用的YT硬質合金鋼能夠提高探靴的信噪比，同時滿足探靴要求的≤8dB指標。

 

    6 非晶合金漏磁探傷應用前景廣闊

 

    非晶合金材料憑借其高硬度、高強度、耐腐蝕、耐摩擦的優良性能，作為漏磁探傷儀探靴耐磨塊，不僅可以抗沖擊、耐摩擦，同時能夠有效保護鋼管表面質量，延長探靴使用壽命，可在漏磁探傷領域發揮巨大的作用。

 

    參考文獻：

 

    【1】戰中學。 塊體非晶合金漏磁探傷儀探靴研究[D]. 南京理工大學， 2008.

 

    【2】曾虎軍。 無損探傷的優越性與影響漏磁探傷結果因素分析[J]. 科技與企業，2016（7）：247-247.