超音速火焰喷涂层的荧光渗透检测

王树志, 刘广华, 王本志, 高文博, 焦子千

(1.中国航发北京航空材料研究院 航空材料检测与评价北京市重点实验室材料检测与评价航空科技重点实验室, 北京 100095；2.北京百慕航材高科股份有限公司，北京 100095)

在国内，超音速火焰喷涂技术已广泛应用于航空高强度钢和钛合金的防护中，如：起落架、活塞杆、柱塞、舱门插销、阻力板和钛合金襟翼滑轨等零件表面的防护[1-2]。

笔者以AerMet100钢试样表面碳化钨涂层为荧光渗透检测工艺试验对像。使用不同的涂层材料和磨削工艺制作出大量的表面缺陷，并进行荧光渗透检测，然后对缺陷的荧光显示结果进行比对，分析产生缺陷的原因。另外，对缺陷进行评价和分类，为火焰喷涂层荧光渗透检测显示的评价提供数据支撑和实际指导，为起落架等关键件的质量控制和飞机的安全运行提供数据支持和保障。

1 试验材料与方法

试验材料选用AerMet100钢，涂层选用Co基WC粉末(即钴基碳化钨粉末)。AerMet100钢是我国自主研制的超高强度耐蚀钢，用于起落架等高承力部件上[3],其主要化学成分质量分数如表1所示。按照工艺流程对钢制圆棒试样进行喷涂，然后按照磨削和抛光组合的方式进行加工而获得不同表面状态火焰涂层的圆棒试样；通过调整不同的磨削工艺，共得到40个圆棒试样。最后，对不同的圆棒试样进行荧光渗透检测，渗透检测工艺采用后乳化四级灵敏度，Ⅰ类D法a型(即：亲水后乳化型荧光渗透液+干粉显像剂)，工艺参数按照现场工艺规程执行。记录检测结果并进行比对分析，最终得到了不同缺陷的图谱。

表1 AerMet100钢合金质量分数 %

2 试验结果

使用四级灵敏度后乳化渗透剂对40件试样进行检测,并对检测结果进行分类，共分为1种正常检测背景和5种异常情况。5种异常情况分别为磨削裂纹、大面积荧光背景、环带荧光显示、团状荧光显示和点状荧光显示等5种。

2.1 磨削裂纹荧光显示

试样上发现的磨削裂纹的渗透检测结果如图1所示，其形貌特征呈网状和平行线状。端部容易出现线状显示，轻微的网状裂纹只在裂纹交合处有显示。对显示处进行擦拭后,渗透检测结果如图2所示，可见轻微的磨削裂纹擦试后几乎没有返渗，严重的磨削裂纹返渗比较明显。重新显像后，轻微的磨削裂纹只有部分出现显示(见图3)。

图1 试样磨削裂纹荧光显示

图2 擦拭后的试样磨削裂纹荧光显示

图3 重新显像后的试样磨削裂纹荧光显示

2.2 大面积背景显示

在部分试样上发现整体表面出现严重的荧光背景(见图4)。擦拭后返渗不明显(见图5)，但重新显像后背景重现(见图6)。而该现象在实际制件的荧光渗透检测过程中也会时常出现，有的经过擦拭后更是返渗明显。

图4 试样大面积荧光背景显示

图5 擦拭后试样大面积荧光背景显示

图6 重新显像后试样大面积荧光背景显示

2.3 环带荧光显示

试样典型环带荧光显示及其擦拭后和重新显像后的结果如图7～9所示，可见其特征是整个背景下出现了周向的环带状显示，擦拭后返渗非常明显，重新显像后显示进一步得到加强。该类荧光显示特征明显、对比度也比较高，评判较容易；但应注意，该显示容易在大面积磨削裂纹或者环带中掺杂着磨削裂纹的情况下出现。

图7 试样环带荧光显示

图8 擦拭后试样环带荧光显示

图9 重新显像后试样环带荧光显示

2.4 团状荧光显示

试样典型团状荧光显示及其擦拭后和重新显像后的结果如图10～12所示，其特征是在较好的荧光背景下出现了团状的显示，擦拭后返渗明显，重新显像后显示进一步得到加强。该类荧光显示比较明显，对比度较高，评判难度较低。

图10 试样团状荧光显示

2.5 点状荧光显示

试样典型点状荧光显示及其擦拭后和重新显像后的结果如图13～15所示，其特征是在整个背景下出现了离散状点状的显示，擦拭后返渗不明显，重新显像后显示进一步得到加强。该类荧光显示分布面积广且较为均匀，对比度不高，评判难度较大，应该引起检验人员的高度重视。

图11 擦拭后试样团状荧光显示

图12 重新显像后试样团状荧光显示

图13 试样点状荧光显示

图14 擦拭后试样点状荧光显示

图15 重新显像后试样点状荧光显示

3 结果分析

以上试验结果表明，AerMet100钢制件表面碳化钨涂层经过磨削后进行荧光渗透检测，容易出现由于磨削工艺控制不当而引起的缺陷显示。

其中磨削裂纹是最为常见的缺陷，缺陷特征比较明显，易于评价，但应注意轻微的磨削裂纹要结合整体的背景来进行整体评价，不要轻易使用擦拭方法，否则很容易将缺陷擦掉而没有返渗现象。

对于大面积的荧光背景，已经不具备渗透检测条件，建议按照制造工艺要求重新处理表面，再进行渗透检测，直到背景合格为止。

对于点状显示，应注意轻微的点状显示，要结合整体的背景整体评价，不要轻易使用擦拭的方法，否则很容易将缺陷擦掉而没有返渗现象。

对于条带和团状的显示，显示比较明显，荧光亮度较高，很容易分辨，可直接按照验收标准判定。

4 结语

对AerMet100钢制件表面碳化钨涂层典型缺陷荧光显示进行了系统的分析和分类，为荧光渗透检测人员现场评价提供了理论支持和实操依据。

目前，很多验收标准除了支持磨削裂纹以外，对于其他异常显示并未进行明确规定，因此要结合实际情况和研究数据，由相关部门确定进一步方案。