2025年, 第43卷, 第5期　刊出日期：2025-10-15

  

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试验研究
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  锂离子电池铝壳性能影响因素及腐蚀特性探讨

  张兆刚

  物理测试. 2025, 43(5): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240090

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  锂离子电池铝壳对内部封装的电池正极、负极、隔膜、电解液起着密封和保护作用,其缺陷会影响电池的安全性、密闭性、能源使用效率。本文以53148115型 003-H14铝合金壳体为对象,系统研究了壁厚、缺陷和腐蚀环境对拉伸、耐压及腐蚀性能的影响,结果表明,1.0 mm壁厚铝壳可满足锂离子电池的强度要求;缺陷位置对密封性能有重要影响,铝壳边角处的圆弧半径凹陷对爆破压力几乎无影响,而大面凹陷或破损则显著降低耐压强度;水和 5 g/L NaCl 溶液 24 h 内未造成晶体结构变化,但表面粗糙度随腐蚀时间增加而增大,NaOH溶液对铝壳有显著的表面腐蚀作用,50 g/L NaOH溶液腐蚀0.5 min出现新的物质,并伴随点蚀及粉化现象。
测试技术
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  冲击断口的超分辨率图像分析及不确定度评定

  洪刚, 仇佳妍, 姜德, 赵含, 贾艳清, 李思远, 史华超, 于博

  物理测试. 2025, 43(5): 8-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250037

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  冲击断口图像分析仪的测量分辨率受到光学镜头的限制,不能满足计量特性关于显示分辨率的要求。为了提高冲击断口图像的显示分辨率,本文进行了超分辨率断口图像分析,解决了冲击断口图像分辨率低的问题,将原分辨率由约0.03 mm,提高至约0.003 7 mm,满足了相关标准的要求。为了使冲击断口图像分析仪既能满足冲击断口形貌分析的要求,又能满足计量校准特性对于显示分辨率的要求,本文采用塔式分解放大增强的方法,将两种不同类型的冲击断口,在冲击断口图像分析仪上进行拍照,取得原始断口图像,之后对断口图像进行了8倍塔式分解放大处理。通过对算法的评价,得出放大后的断口图像与原始图像保持了良好的相似性和信息量,符合几何量的测量原则。最后进行了不确定度评定,给出了评定的结果。
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  天然气管道阵列涡流检测中涂层厚度对裂纹检出的影响

  陈积乐, 李家伟, 杜燕伶, 吴玮莹, 黄光乐, 陈建风

  物理测试. 2025, 43(5): 17-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240087

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  天然气管道裂纹检测是保障能源输送安全的关键环节,涂层厚度对阵列涡流检测效果的影响直接关系到检测的可靠性。本文通过阵列涡流技术对天然气管道焊缝热影响区0.2、0.3和0.4 mm这3种深度裂纹进行系统研究,量化分析了0~0.6 mm涂层厚度对检测信号的影响。实验结果表明:涂层厚度与裂纹可检性呈显著负相关,0.2 mm深度裂纹在0.1 mm涂层时信噪比已降至不可识别水平;0.3 mm裂纹在0.4 mm涂层下仍保持信噪比为 1.8,但0.5 mm时降至1.4;0.4 mm裂纹在0.6 mm涂层下降至信噪比为1.4。研究讨论了不同深度裂纹的临界可检涂层厚度,为工程检测参数选择提供了实验依据。
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  相控阵超声检测风电齿轮箱行星轮中缺陷

  王亮, 马晨晨, 仇军信, 程翀

  物理测试. 2025, 43(5): 23-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240079

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  手动常规超声检测可能漏检失效风电齿轮箱行星齿轮中的非金属夹杂物缺陷。为降低因该缺陷引发的失效概率,开发了一种自动相控阵超声检测方法,专用于风电齿轮箱行星齿轮的缺陷检测,可代替常规手动超声检测。本文从设备设计与制造开始,探讨了对比试块与楔块的设计,检测前电子线性扫查工艺参数的设置,以及工艺验证方法。实验表明,使用自动相控阵超声检测设备,及配合使用设计好的楔块、探头、工艺参数,可成功检出风电齿轮箱行星齿轮的内部缺陷,说明本方法对风电齿轮箱行星轮内部缺陷的检测是有效、可靠的。
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  基于红外热成像的小规格棒材表面缺陷检测

  钱江, 张元, 韩庆胜, 孙宇涵, 蒋冬芹

  物理测试. 2025, 43(5): 32-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250004

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  棒材作为轴承和链条等关键部件的重要原材料,其质量直接关系到下游产品的安全性能。针对直径不大于50 mm的棒材,常采用漏磁无损探伤技术进行缺陷检测,但其存在损耗大、成本高的缺点。本研究探索了红外热成像检测技术在小规格棒材表面缺陷检测中的应用。该技术通过控制高频涡流热源对运动中的小规格棒材表面进行加热,采用红外相机采集表面温度场信息,图像处理对此进行分析,利用温度变化率以获得表面缺陷特征信息。试验表明,缺陷深度与棒材表面粗糙度比值大于3 ∶1时,该检测方法可准确从图像中区分缺陷范围;在移动速度为0.5~1.5 m/s范围内对深度为0.1~1.1 mm人工伤刻槽进行测定,缺陷检出率大于99.5%,误报率小于0.5%;特征提取技术可精确计算并获取缺陷的几何形貌特征(长度、宽度等关键参数)及空间位置信息,其中长度方向偏差在±3 mm内,角度方向偏差在±5°内。
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  高帧率窄面阵探测器在长输管道环焊缝检测中的应用

  郝维康, 黄浩, 陈佳, 张洋, 郭宏泽, 屈欣欣

  物理测试. 2025, 43(5): 38-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250095

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  本研究探讨了高帧率窄面阵探测器在管道焊缝无损检测中的应用效果,重点分析了不同检测参数对图像质量的影响,包括编码因子、曝光量、帧率和扫查速度。通过一系列实验,评估了这些参数对成像灵敏度、系统分辨率、信噪比(SNR)及灰度值的具体作用。实验表明,合理的编码因子和曝光量选择显著提高了图像清晰度,优化了成像质量,从而有效提升了焊缝缺陷的检测精度。然而,过高的帧率和扫查速度可能导致图像的均匀性下降和信噪比降低,进而影响检测效果。进一步的实验验证了参数校准在成像质量优化中的关键作用,为焊缝检测提供了可靠的科学依据和实验数据支持。优化检测参数不仅有助于提升图像质量,还能显著提高焊缝缺陷的检测精度,从而推动高帧率窄面阵探测器技术在管道焊缝无损检测中的广泛应用与发展。
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  超声波测厚仪测定钢管厚度影响因素的探讨

  沈海红, 康丽红, 万策, 姜明明, 刘宇杰, 姚一飞

  物理测试. 2025, 43(5): 43-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240109

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  超声波测量厚度在工业领域得到了广泛的应用,本文结合一则实际应用案例,阐述了超声波测厚的原理和方式,并进一步探讨了超声波测厚仪测定钢管壁出现异常的解决方法。测量值异常,可能是材料减薄也可能是材料内部存在缺陷所导致的。应当采用A型脉冲反射式超声波探伤仪对超声波测厚方法进行辅助测量。将A型脉冲反射式超声波探伤仪本底噪声调节到满屏10%在厚度测量点附近进行扫查。若底波前未发现明显高于噪声水平的反射波,说明超声波测厚仪声速经过的路径没有影响厚度测量的缺陷存在,此时测量值是根据被测位置的底波反射回来的时间计算得到的值,该值与被测量点的实际厚度相符。若底波前发现明显高于噪声水平的反射波,根据材料的探伤标准,如果反射信号幅度超过标准的要求,则该材料探伤不合格,也就无需再测量厚度;如果反射信号幅度未超过标准的要求,则该材料探伤合格,说明此时测量值并不是根据被测位置底波的反射时间计算出来的,而是材料允许存在的缺陷反射波导致的测量值变小,此时应采用超声波探伤仪,根据底波的位置来读出该点的材料厚度。建议在国家产品标准中,在明确材料厚度测量方式为尺子和超声波的情况下,若超声波测量结果与尺子测量数据不一致,应注明以尺子测量为准,以避免工程上引起争议。
缺陷分析
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  Q460C角钢边部裂纹成因分析与工艺优化

  孙江波, 平玉, 任帅, 张洪起

  物理测试. 2025, 43(5): 49-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240097

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  通过对Q460C角钢边部裂纹缺陷进行仿真模拟、金相组织分析、高温热塑性试验以及断口形貌分析,探究了该缺陷的形成机理。结果表明:角钢边部裂纹缺陷部位存在氧化物质点、脱碳及铁素体晶粒长大等现象,角钢边部裂纹为铸坯内弧角部裂纹遗传导致;Q460C连铸坯存在明显的高温塑性区和低温脆性区,高温塑性区为975～1 350 ℃,低温脆性区为600～950 ℃,当温度从950 ℃上升至975 ℃时,断面收缩率由34%增大至85%。在此基础上,对Q460C角钢边部裂纹缺陷问题提出提高钢水纯净度、稳定拉速、控制中包过热度、调整二冷比水量、提高连铸坯矫直前温度等工艺优化措施,铸坯角部表面质量得到明显改善,角钢表面裂纹缺陷得到全面控制。
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  车辆用65Mn弹簧钢盘条断裂原因分析

  李晓燕, 陈虹合, 韩书栋, 翟有有, 胡明

  物理测试. 2025, 43(5): 54-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240091

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  弹簧钢是专门用于制造机械弹簧、锯片等特殊钢材,具有高弹性极限、高抗疲劳性、良好韧性和塑性,能够承受较大的变形而不断裂的特性。某厂生产的车辆用65Mn弹簧钢盘条供用户拉拔生产时,发生了断裂现象,现场保护盘条断裂试样断口部位,用取样液压剪从距离断口约100 mm处剪取断裂试样做分析,查找断裂原因,并提出解决问题的一些建议。本文利用扫描电子显微镜(SEM)、直读光谱仪(OES)、光学显微镜(OM)和数字式显微硬度计对拉拔时出现的断裂试样进行了分析,分别对断裂部位做了宏观形貌观察、微观断口分析,化学成分检测、金相组织分析,对异常组织做了显微硬度检测。通过以上综合检测分析,揭示试样拉拔时断裂主要原因与盘条表层受损,组织发生形变马氏体有关,对盘条产生形变马氏体原因进行了讨论,并提出了避免形变马氏体产生的技术措施。
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  30CrMo阀盖通孔裂纹原因分析

  赵旭艳, 程媛, 翁泉荣, 时飞扬

  物理测试. 2025, 43(5): 60-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240080

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  某锻造厂生产的30CrMo阀盖经热处理后,于精加工阶段发现其表面与通孔交界处存在裂纹。针对含裂纹缺陷的阀盖,通过解剖取样,结合宏观检验、金相检验及扫描电子显微镜(SEM)检验等方法开展裂纹成因分析。结果表明,阀盖通孔处表面裂纹为淬火裂纹,起源于通孔与上表面的拐角部位。进一步分析显示,阀盖上表面与通孔交界处热处理前经粗车加工呈直角结构,该几何特征在热处理过程中,因组织应力与热应力的协同作用,成为淬火裂纹萌生的应力集中源。本研究明确了裂纹性质及形成机理,为优化阀盖加工工艺提供了理论依据,建议通过改进拐角过渡结构或调整热处理工艺参数,降低应力集中程度,以避免类似淬火裂纹缺陷的产生。
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  奥氏体不锈钢反应器封头开裂原因分析

  曾佳琪, 王包梁, 李泽炜, 徐虹, 宋剑华, 周海彦

  物理测试. 2025, 43(5): 66-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240084

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  某固定床反应器通过渗透检测发现异种钢焊接封头环焊缝热影响区存在多处微小裂纹,长度为1~1.5 mm,无分叉,裂纹方向垂直于焊缝。利用光谱检测、硬度检测、交流电磁场检测和金相检测等手段,对表面裂纹进行分析。结果显示:焊接工艺存在不合理,因为多层、单道焊的焊接方式一般需要采用较大的线能量,使得奥氏体不锈钢在敏化温度(450~850 ℃)存在时间过长而导致碳化铬从晶界析出,产生贫铬区,材料发生敏化。晶粒也因此较为粗大,晶粒间的结合力进一步减弱,此外异种钢的焊接也使得奥氏体不锈钢在后期的冷却过程中产生较大的焊接残余应力,并且由于奥氏体不锈钢的特殊性,一般不进行焊后热处理,使得这一部分残余应力得以保存。在以上原因的综合作用下导致微小裂纹的产生。针对上述问题从设计、制造、使用方面提出了改进意见。
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  1.4462合金锻件精加工后缺陷分析

  龚必涛, 杨良会, 肖杨, 张正, 杨家典, 吴永安

  物理测试. 2025, 43(5): 70-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240071

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  1.4462合金锻件精加工完成后,用荧光检查时,发现零件表面有密集分布的疑似“孔洞”的缺陷,且呈局部密集型分布状态,此类缺陷降低零件的力学性能、耐腐蚀性能及使用寿命,影响精加工精度和表面质量,使用时会导致零件突然断裂或失效引发安全事故,因此避免锻件缺陷的产生显得尤为重要。为了探究“孔洞”缺陷产生的原因,通过扫描电子显微镜(SEM)观察得出缺陷特征可能属于夹杂类缺陷,对典型缺陷进一步通过扫描电子显微镜检验和能谱(EDS)分析,得出缺陷特征属于典型的夹杂类缺陷,缺陷内部和基体的元素成分差异很大,其中缺陷内部铝、氧元素含量相比基体均显著增加,可以判断该类缺陷为脆性氧化物缺陷。脆性氧化物的产生主要是在电炉炼钢脱氧阶段,可以通过增加炼钢时脱氧时间或多次冶炼的方式改善。同时,在材料成形、车光后通过探伤进行检查,可及时发现并去除材料缺陷。
专题探讨
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  采用数据仓库的高温蠕变系统集成技术

  禹争光, 江雷, 杨吉辉, 张晓林, 曹海

  物理测试. 2025, 43(5): 75-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240093

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  利用数据仓库技术对高温蠕变试验系统多种测试设备和配套环境子系统内部异构数据进行集成,制定了实验室系统集成框架和各个数据源异构数据处理流程,搭建和配置了实验室数据服务器和Mysql+ Redis数据库,开发设计数据的抽取、转换和传输的软件程序。结果表明:高温蠕变设备测试数据、运行状态和环境数据可实现集中收集、处理、保存和共享,通过B/S架构服务器以及token分级安全策略,实现多用户,跨平台,分层级对数据远程实时检测和图表数据分析,同时也为数据调用提供接口。