超聲檢測方法檢測EAST鎢銅面向等離子體部件

面向等離子體部件的作用是移除輻射到面向等離子體材料表面的熱負(fù)荷，保護(hù)真空室其他部件免受等離子體轟擊而損壞。隨著沉積在面向等離子提材料表面的熱負(fù)荷提高，現(xiàn)階段螺栓連接結(jié)構(gòu)的面向等離子部件已經(jīng)不適用未來將在高功率、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行的EAST裝置。目前，EAST正開發(fā)真空等離子體噴涂型平板和穿管型（Mono-block）兩種結(jié)構(gòu)的鎢銅面向等離子體部件。而鎢銅面向等離子體部件在制備過程中容易產(chǎn)生缺陷，對于鎢涂層部件，涂層內(nèi)部易產(chǎn)生孔洞、微裂紋、分層，且涂層與基體之間會產(chǎn)生剝離等缺陷。特別是穿管型鎢銅面向等離子部件，異種材料界面間常出現(xiàn)脫粘等缺陷。研究發(fā)現(xiàn)，通過超聲、渦流以及紅外原理開發(fā)的無損檢測方法能夠有效地控制鎢銅面向等離子體部件的質(zhì)量。

超聲檢測方法是先采用基于頻域分析的聲壓反射系數(shù)幅度譜的聲學(xué)表征方法來評估鎢涂層內(nèi)部的質(zhì)量，然后通過分析聲壓反射系數(shù)幅度譜的干涉諧振峰并確定諧振頻率，進(jìn)而求取涂層的縱波聲速和衰減系數(shù)。最后采用時域水浸聚焦反射回波法進(jìn)行部件界面缺陷檢測，即通過對制作有人工缺陷的涂層和穿管型鎢銅面向等離子體部件樣件進(jìn)行檢測。試驗(yàn)證明，它能有效控制涂層和穿管型鎢銅面向等離子體部件的質(zhì)量。

這種方法是常規(guī)的無損檢測手段，超聲波與樣件相互作用，對產(chǎn)生反射、透射和散射的波進(jìn)行研究。對鎢涂層的超聲表征和穿管型鎢銅面向等離子體部件宏觀的檢測采用水浸聚焦超聲反射回波法。而鎢涂層超聲表征就是借助超聲來表述材料的特征，主要有：
1、彈性常數(shù)和聲彈性的評價(jià)；
2、微觀組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化的描述；
3、彌散不連續(xù)性和缺陷群的評定；
4、力學(xué)性能變化和質(zhì)量下降的測量。

涂層的超聲表征一般有兩個設(shè)計(jì)聲傳播的可測量參量，即超聲波在材料中的傳播速度和衰減。傳播聲速測量適合于檢測微觀組織組分，而衰減的變化測量適合用于推斷微觀組織的組分尺寸、形態(tài)、邊界及位錯等。
與界面宏觀缺陷的檢測不同，由于涂層的厚度較薄，涂層的表面波與界面波信號在時域常發(fā)生混疊，難以直接通過回波信號進(jìn)行判斷。因此，利用基于聲波干涉效應(yīng)的聲壓反射系數(shù)的幅度譜分析，測量縱波聲速和衰減系數(shù)就可間接評估涂層的質(zhì)量。