بالتعاون مع Linseis Messgeräte GmbH و RECENDT GmbH (مركز الأبحاث للاختبارات غير المدمرة GmbH) تم تطوير نظام تحديد حجم الحبيبات في الوقت الحقيقي على أساس نظام مقياس التمدد ( DIL L78 ) ونظام نظام الليزر فوق الصوتي (LUS) تم تطويره.
يتم تحديد حجم الحبيبات من بيانات LUS على النحو التالي:
تتيح تقنية NDT غير المدمرة “الموجات فوق الصوتية بالليزر” (LUS) تحليل حجم الحبيبات في الموقع بناءً على تقييم التوهين بالموجات فوق الصوتية المعتمد على التردد 𝛼 (𝑓)، والذي ينتج بشكل أساسي عن التشتت عند حدود الحبيبات في المنهجية المطبقة.
يتم نمذجة هذا التوهين فوق الصوتي المعتمد على التردد باستخدام الدالة الأسية التالية:
د(𝛼(أ)= أ+ب+ب ن
هنا، يتكون 𝛼 (𝑓(𝑓) من معامل الامتصاص 𝑎، ومعامل التشتت 𝑏، والتردد 𝑓، والأس 𝑛، حيث يصف معامل الامتصاص خسائر الاحتكاك الداخلي ومعامل التشتت هو معامل حجم الحبيبات المثير للاهتمام (يتناسب مع متوسط حجم الحبيبات).
وينتج الأس 𝑛 من نسبة الطول الموجي الصوتي إلى متوسط حجم الحبيبات حيث يتم التمييز عادةً بين ثلاثة أنواع من التشتت: تشتت رايلي (𝑛=4) والتشتت العشوائي (𝑛=2) والتشتت الهندسي (𝑛=0) [1].
𝛼(𝑓(𝛼)= 𝑎+ 𝐶 (𝐷-𝐷0)𝑛-1 𝑓𝑛
يُستخدم هنا حاصل ضرب البارامتر 𝐶 المعتمد على المادة والتغير النسبي في متوسط حجم الحبيبات 𝐷-𝐷0 (𝐷0 – حجم الحبيبات في الحالة الابتدائية) لمعامل التشتت 𝑏. وتوفر معايرة النموذج باستخدام متوسط قيم حجم الحبيبات من الصور المجهرية في ظروف درجة حرارة محددة البارامتر 𝐶 [2].
توفر قياسات الليزر بالموجات فوق الصوتية وتحليل البيانات باستخدام نموذج التوهين هذا نظرة ثاقبة في الوقت الحقيقي (في الموقع) لنمو حبيبات المادة أثناء التدوير الحراري. ويوضح الشكل 2 مقارنة رائعة لنتائج الوقت الحقيقي (النقاط) في الوقت الحقيقي (LUS) مع العديد من التحليلات المجهرية التي تستغرق وقتًا طويلاً (علامات ملونة ×).
المصادر:
[1] S. Sarkar, A. Moreau, M. Militzer, and W. J. Poole, “Evolution of austenite recrystallisation recrystallisation and grain growth using laser ultrasonics,” Metall. Mater. Trans. A. Phys. Metall. Mater. Sci., vol. 39 A, no. 4, pp. 897-907, 2008, doi: 10.1007/s11661-007-9461-6 .
[2] T. Garcin, J. H. Schmitt, and M. Militzer, “In-situ laser ultrasonic ultrasonic grain size measurement in-situ laser ultrasonic size in superalloy INCONEL 718,” J. Alloys Compd., vol. 670, pp. 329-336, 2016, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.01.222 .
