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1、毕业设计（论文）题 目： 碳化硅陶瓷材料的声学特性研究 系 别： 测控技术与仪器专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二O一三年 六 月 学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校
2、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期： 碳化硅陶瓷材料的声学特性研究 摘要：陶瓷材料在耐高温、强度高、熔点高、热稳定性好、价格低廉等方面都表现出优异的性能，尤其在对材料耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性有更高要求的今天，陶瓷材料的发展空间更为广阔。现代人的生活离不开陶瓷，陶瓷的进步给人类带来的是生活方式的日新月异。随着无损检测技术的发展，无损检测在陶瓷材料的检验工作中变得越来越重要。首先从陶瓷材料的声学
3、特性入手，用底波法测量陶瓷材料的纵波声速，再用掠入射与波形转换两种方法测量横波声速，其次用表面波探头测量了表面波声速，然后测量了陶瓷材料的声衰减，最后在人工缺陷板上，用合适的探头和方法检测出了所有缺陷。本课题研究得出了陶瓷材料的纵波，横波，表面波的声速以及其衰减特性，并在人工缺陷板上测出缺陷，从而得出陶瓷材料声学检测实践的启发和理论依据。关键词：碳化硅陶瓷材料，声学特性，超声检测 指导老师签名：The acoustic characteristics of silicon carbide ceramic materialStudent name: Class: Supervisor: Abst
4、ract : Ceramic materials in high temperature, high strength, high melting point, good thermal stability, low cost and other aspects have shown excellent performance, especially people have higher expectations in the material wear resistance, corrosion resistance, heat resistance today, ceramics have
5、 broader space for development.It can be said that modern life is inseparable from the progress of ceramic, what ceramic has brought to mankind is the ever-changing lifestyle.With the development of non-destructive testing technology, non-destructive testing inspection of ceramic materials is becomi
6、ng increasingly important.First,beginning with the acoustic properties of ceramic materials,we use the end of wave to measure longitudinal wave velocity of ceramic material, and we use then glancing incidence and waveform into two kinds of methods to measure shear wave velocity, followed by measurem
7、ent of the surface wave velocity by wave probe, and then we measure the ceramic material the sound attenuation, and finally artificial defect board, with the appropriate probe and method for detection we find all defects.The research finally have results in the ceramic material longitudinal wave, sh
8、ear wave, surface wave velocity and its attenuation characteristics, and in the artificial defects detected defects board we get inspiration and theoretical basis in ceramics acoustic testing practice. Keyword: Silicon carbide ceramic material, Acoustic characteristics, Ultrasonic testing Signature
9、of supervisor:目 录1.绪论11.1碳化硅陶瓷材料检测的背景及意义11.2国内外的研究状况11.3本课程的主要内容及意义52.碳化硅陶瓷材料的检测方法和原理72.1陶瓷材料的缺陷种类72.2陶瓷材料的无损检测方法72.2.1射线（RT）照相法的基础及原理72.2.2红外热成像法82.2.3超声波检测82.3陶瓷材料的声学特性检测原理92.3.1纵波声速的测量方法92.3.2横波声速的测量方法92.3.3表面波声速的测量方法102.3.4声衰减的测量113.实验研究133.1测声速133.1.1纵波声速的测量方法133.1.2横波声速的测量法的验证133.1.3陶瓷材料波形转换法测
10、横波声速153.1.4 陶瓷材料横波探头测横波声速193.1.5 测表面波声速203.2测声衰减213.3缺陷的测定273.4 陶瓷材料表面贴其余材质的研究324结论及展望344.1结论344.2展望34参考文献35致谢36南昌航空大学2013届学士学位论文碳化硅陶瓷材料的声学特性研究1.绪论1.1碳化硅陶瓷材料检测的背景及意义我国是一个具有悠久历史的陶瓷古国，在世界长期享有盛誉。当今陶瓷可以说已然成为了对我们生活产生重大影响的一门重要学科。近半个多世纪以来， 随着先进陶瓷材料的研究和开发，在与人类生活息息相关的各个领域，如电子、通讯、能源、交通、宇宙探索和国家安全等，都能找到陶瓷的身影。其高
11、效的使用性、适应性使其越来越受到人们的关注。因此，为了提高陶瓷材料的使用性能，保障其在使用过程中的安全性，陶瓷材料的声学特性研究质量评定的方法是一个需要迫切加以重视的课题。超声检测作为一种重要的无损检测方法，在各种材料的检测中占有重要的地位，但却在我国的陶瓷材料的无损检测研究中没有被研究。其原因是一般无损检测研究人员无法接触到这种新型的高温结构材料，无法开展相关研究工作。 1.2国内外的研究状况陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites，CMCs）缺陷极其微小，一般比金属或复合材料小12个数量级，为防止材料快速破坏，需检测60600m的缺陷；为达到预测寿命的目的，需检测
12、出20200m的缺陷；若想控制材料组织，需检测出1050m的缺陷；为控制精密部件制造工艺，需检测130m的缺陷 罗文辉,陈虹,于水,齐建梅.陶瓷材料的无损检测技术J.现代技术陶瓷,2003,01:35-38.。CMCs非导电性和非导磁性，因此采用电磁检测方法较为困难; 透光性差和材料内部多孔导致光线散射及人眼视觉分辨力低等原因，光照目测方法的检测可靠性也较低；以上种种原因，使CMCs的无损检测研究进行得较为艰难。目前，除超声检测、红外热成像检测以及X 射线CT检测三种主流检测方法外，各国学者还将其它方法应用于CMCs的检测当中，如密度测量、电导率测量、敲击法、显微分析、振动法、渗透探伤、中子射
13、线、激光全息、涡流检测、微波、核磁共振、贝塔背散射等等 徐翔星.C/SiC陶瓷基复合材料的X射线无损检测研究D.:西北工业大学,2003.。但超声检测以其便携、准确、廉价，可靠性高等特点，一直占据着研究的主流地位，并将继续引领发展。国外开展陶瓷基复合材料的检测已经有十余年的历史。对于结构陶瓷材料的无损检测的研究工作,在美国是与这类材料本身的研究工作同步进行的,在70 年代初就得到高度重视,研究工作比较全面深入 AD-A03304.A.G.Evans and B.R. Tittmann. AD-A060785.A.G.Evans. AD-A043959,T.Edrkacs,I.M.Matay a
14、nd W.D.Brentnall. AD-A059063,H.r.Baumgartner,R.H.Brockclman and P.M.Hanson.。日本则在81年开始的“下世代研究开发体制”中侧重于新材料制造方法的研究开发。尽管目前日本在制造高温高强度结构陶瓷方面已经达到世界最高水平,但他们仍将提高无损检测技术的水平列为今后的开发任务。其它的一些国家,如德、英、法等国,在结构陶瓷材料的无损检测方面的研究工作,多数在侧重于建立、完善测试设备系统方面。德国近年来已开展起改进检测方法和质量的深入一步的研究 沈建中,蒋福棠. 结构陶瓷材料的超声无损检测J. 应用声学,1992,06:1-7.。我国对陶瓷基复合材料的无损检测方法研究开展的比较晚，采用的无损检测方法少，人员也比较少。目前也只有西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室和北京航空材料研究院开展了少量的射线、红外、声发射及超声C扫描成像方法的研究。徐翔星 徐翔星. C/SiC陶瓷基复合材料的X射线无损检测研究D.西北工业大学,2003.开展了C/SIC陶瓷基复合材料的X射
