Linseis Messgeräte GmbH ile işbirliği içinde ve RECENDT GmbH (Research Centre for Non-Destructive Testing GmbH) dilatometre sistemi temelinde gerçek zamanlı bir tane boyutu belirleme sistemi geliştirilmiştir (DIL L78) ve uyarlanmış bir lazer-ultrasonik sistem (LUS) geliştirildi.
Tane boyutu LUS verilerinden aşağıdaki şekilde belirlenir:
Tahribatsız NDT teknolojisi “Lazer Ultrason” (LUS), uygulanan metodolojide esas olarak tane sınırlarındaki saçılmanın neden olduğu frekansa bağlı ultrasonik zayıflamanın 𝛼(𝑓) değerlendirilmesine dayalı olarak tane boyutunun yerinde analiz edilmesini sağlar.
Bu frekansa bağlı ultrasonik zayıflama aşağıdaki üstel fonksiyon kullanılarak modellenir:
𝛼(𝑓)=𝑎+𝑏𝑓𝑛
Burada, 𝛼(𝑓) bir soğurma katsayısı 𝑎, bir saçılma katsayısı 𝑏, frekans 𝑓 ve üs 𝑛’den oluşur; soğurma katsayısı iç sürtünme kayıplarını tanımlar ve saçılma katsayısı ilginç tane boyutu parametresidir (ortalama tane boyutuyla orantılıdır).
𝑛 üssü, akustik dalga boyunun ortalama tane boyutuna oranından kaynaklanır ve bu nedenle genellikle üç tür saçılma ayırt edilir: Rayleigh (𝑛=4), stokastik (𝑛=2) ve geometrik (𝑛=0) saçılma [1].
𝛼(𝑓)=𝑎+𝐶 (𝐷-𝐷0)𝑛-1 𝑓𝑛
Malzemeye bağlı parametre 𝐶 ile ortalama tane boyutundaki 𝐷-𝐷0 (𝐷0 – ilk durumdaki tane boyutu) bağıl değişimin çarpımı burada saçılma katsayısı 𝑏 için kullanılır. Belirli sıcaklık koşullarında mikrograflardan elde edilen ortalama tane boyutu değerleri kullanılarak modelin kalibrasyonu 𝐶 parametresini sağlar [2].
Bu zayıflama modelini kullanan lazer ultrasonik ölçümler ve veri analizi, termal döngüler sırasında bir malzemenin tane büyümesine ilişkin gerçek zamanlı (yerinde) bir içgörü sağlar. Şekil 2, bu gerçek zamanlı LUS sonuçlarının (noktalar) zaman alan mikrograf analizleriyle (renkli × işaretleri) etkileyici bir karşılaştırmasını göstermektedir.
Kaynaklar:
[1] S. Sarkar, A. Moreau, M. Militzer ve W. J. Poole, “Evolution of austenite 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 grain size measurement in superalloy INCONEL 718,” J. Alloys Compd., vol. 670, pp. 329-336, 2016, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.01.222.
