陶瓷材料检测中无损检测技术的应用探析

摘 要：概述了陶瓷材料检测中无损检测技术的概念及特性，例举分析了几项常用无损检测技术，并根据当前研究成果，分析和展望了陶瓷材料检测中无损检测技术的发展前景。

文献标志码：A

文章编号：1006-2874(2015)04-0037-02

DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2015.04.010

收稿日期：2015-06-20。

修订日期：2015-06-25。

通信联系人：周 碧，女，助理工程师。

Received date: 2015-06-20.

Revised date: 2015-06-25.

Correspondent author:ZHOU Bi, female, Assistant Engineer.

E-mail:272986895@qq.com

Application of NDT Technology in Ceramic Material Testing

ZHOU Bi

(Jiangxi Industrial Ceramic Quality Supervision and Inspection Center, Pingxiang 337000, Jiangxi, China)

Abstract: This paper mainly introduces the concept and characteristics of nondestructive testing (NDT) technology. Then some commonlyused NDT methods are discussed, their recent research situations described and future developments predicted.

Key words: ceramic material; NDT technology; test; defect

0 引 言

随着当前文化、科技的发展，陶瓷已经不局限于作为食器和装饰材料使用，生产者利用其耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良特性应用于化工、航空航天等现代工业中，取得显著经济成效。研究结果表明，陶瓷表面或亚表面若存在10微米至60微米数量级缺陷，将有可能会导致陶瓷在运用过程中遭受破坏。因此，陶瓷产品投入市场之前对其进行无损技术检测是必要的举措。

1 无损检测技术概述

所谓无损检测技术，是指在不破坏被检测物原有物理状态、化学性质的前提下，运用某种方法判断被检测物是否合乎检测标准的一种技术。目前，该种检测形式可有效避免被检测物原有价值流失，因此在各行各业得到了广泛应用。当然，每个行业中无损检测技术所依据的理论依据和具体目标均有所差异。其中，对于陶瓷材料而言，无损检测的具体目的应当是通过技术检测排除陶瓷具有裂纹、气孔、结块及夹杂等缺陷的可能性。一般情况而言，为了避免陶瓷材料在使用过程中被损坏，需要检出60微米至600微米的缺陷。针对裂纹生长缓慢的陶瓷，需检出20微米至200微米的缺陷，针对材料韧性要求较高的陶瓷，需检出10微米至50微米的缺陷，针对用于精密部件的陶瓷，则需检出1微米至30微米的缺陷。

2 简析现阶段无损检测技术在陶瓷材料检测中的应用形式

近些年来，随着科学技术的更新换代，应用于陶瓷材料检测中的无损检测技术已经不仅仅局限于超声检测、表面浸透检测、超声检测、显微镜检测、X射线检测等。下文主要就目前使用范围较为广泛或值得推广应用的一些技术进行探讨。

2.1 超声检测技术

超声检测是应用于陶瓷材料检测中应用范围最广的无损检测技术，不论是在缺陷检测方面还是判别材质化学特性方面均具有良好的效果。其主要是依托于超声波的声速及超声波的衰减这两个参量的数据来获取陶瓷材料微观组织及力学性能信息，由此判定陶瓷拆料的内部损耗量及缺陷性质。

依据散射理论中相关论据，在陶瓷材料检测中应用无算检测技术极有可能会检出尺寸为波长1.8%的缺陷。当然这仅仅是一种基于科学理论的论断，不过一些科学家的试验结果也证实了上述论点的可行性。曾有研究者在碳化硅陶瓷材料检测中运用超声检测技术时，采用了25 MHz聚焦探头，结果显示在发现材料中存在有半径50微米的空穴时，此时超声波的波长为400微米左右。

2.2 X射线层析成像检测技术

X射线层析成像检测技术同超声检测技术一样，均同时应用于医学临床，该种技术在陶瓷材料检测中应用范围也较为广泛。其依托的是X射线透过被检测物体所获取的某种物理量测定值，以测定值为依据重建陶瓷材料某一选定断面上的某种物理量，如此反复便可组建陶瓷材料内部的三维图像。

该种技术的优势在于：其一，空间分辨率和密度分辨率较高，一般情况下低至0.5%；其二，检测对象不仅包含陶瓷材料，还可对空气及金属材料予以检测，检测范围大；其三，物理特性和成像性能高；其四，不受陶瓷材料物理形态和结构的约束。虽然其优势明显，但是也存在一些局限性，诸如该种方法检测效率低且成本高昂，因此如若是大型陶瓷材料，则不应应用该种方法。

2.3 红外热成像检测技术

红外热成像检测技术简称红外无损检测技术，是一种基于普朗克理论，结合热辐射物理现象的检测技术。简化而言，在陶瓷材料检测中，因为存在缺陷地方同完好表面的温度会存在落差，因此将红外光投射至陶瓷材料，检测者根据红外线在陶瓷物件表面上的温度变化或扫描记录来判断被测物体是否出现缺陷。

根据信息处理方式及对被测物件的加热情况可以将红外热成像检测技术分为两类：①主动式检测技术：主要运作方式是在检测工作开展前采用热源对被测物件进行加热处理而后进行扫描检测的一种形式；②被动式检测技术：主要运作方式是在不许热源进行加热的前提下直接应用红外辐射进行检测的一种形式。不论是哪种形式，都需在可远距离操作的条件下开展这项检测工作。

这种检测技术较之于上述两种检测技术应用范围稍小，虽然其灵敏度高，操作便捷安全，但是检测结果极易受被测物体表面影响和背景辐射干扰，因此可能会出现无法精确测定缺陷大小及位置的情况。

3 试论陶瓷材料检测中无损检测技术的应用前景和发展方向

上文已经详细分析了目前在陶瓷材料检测中应用范围较广的三种无损检测技术。当然，除却上述几项数据，近些年来，一些新型无损检测技术也开始应用至该项检测项目中来，虽然仍然存在一些弊端，但是不可否认的是它们的运用也弥补了一些传统技术方法难以实现的精准度。如：AE声发射检测技术以及超声波显微成像技术等。

以AE声发射检测技术为例，该种技术在陶瓷材料检测中运用可以准确判定陶瓷材料的固化情况及粘结状态，并可预测材料的最终强度。但是，与此同时，该种技术也存在弊端。即AE声信号会因为材料裂纹变小而变小，因此可能会导致检测过程中，受检测环境及检测器自身噪声的影响而难以发现既有缺陷。不过不可忽视的是，近几年来，针对AE声发射检测技术的缺陷衍生出了可直接测定位移的压电转换器及脱离于转换器、介质形态资料的AE原波形分析法等技术或理论。无疑，这对于AE声发射检测技术的后期运用和推广会起到促进作用。反之，相关检测技术的优化也会推动陶瓷材料检测能力的不断提升。两者相互促进，相互依存，定会取得良好的共同发展态势。

4 结束语

根据上文可以预见，随着自动化进程加快，以及信息数据处理技术提升，陶瓷材料检测中无损检测技术势必会逐步缩小自身缺陷，出现更为优异的技术形式，而这些技术形式也会逐渐在陶瓷材料检测中发挥其应用效用。