射线探伤编辑目录1 简介 2 原理 3 射线探伤（x、γ ）方法介绍? 一、X 射线机 ? 二、γ 射线机4 射线探伤用器材? 一、胶片 ? 二、增感屏 ? 三、像质计 ? 四、其他设备和器材5 应用 6 优缺点 7 特点 1 简介编辑射线探伤的英文为：radiographic testing；通常简称为：RT。 作为五大常规无损检测方法之一的射线探伤，在工业上有着非常广泛的应用，它既用 于金属检查， 也用于非金属检查。 对金属内部可能产生的缺陷， 如气孔、 针孔、 夹杂、 疏松、 裂纹、 偏析、 未焊透和熔合不足等， 都可以用射线检查。 应用的行业有特种设备、 航空航天、 船舶、兵器、水工成套设备和桥梁钢结构。 射线探伤的基本原理如下： 当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它 将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，这样，采用一定的检测器（例 如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。 射线探伤常用的方法有 X 射线探伤、γ 射线探伤、高能射线探伤和中子射线探伤。对 于常用的工业射线探伤来说，一般使用的是 X 射线探伤、γ 射线探伤。射线对人体具有辐射生物效应，危害人体健康。探伤作业时，应遵守有关安全操作规 程，应采取必要的防护措施。 X 射线探伤装置的工作电压高达数万伏乃至数十万伏，作业时应注意高压的危险。2 原理编辑利用 X 射线或 γ 射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同，检测被检物中缺陷的一 种无损检测方法。 原理：被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。当 X 射线或 γ 射线在 穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同。若射线的原始强度为 ,通过线吸收系数为 μ 的、厚度为 t 的材料后，强度因被吸收而衰减为 ，其关系为 。若将受到不同程度吸收的射线投射在 X 射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变 化和内部缺陷情况的照片（X 射线底片）。这种方法称为 X 射线照相法。如用荧光屏代替 胶片直接观察被检物体， 称为透视法。 如用光敏元件逐点测定透过后的射线强度而加以记录 或显示，则称为仪器测定法。3 射线探伤（x、γ ）方法介绍编辑工业上常用的射线探伤方法为 X 射线探伤和 γ 射线探伤。指使用电磁波对金属工件进 行检测，同 X 线透视类似。射线穿过材料到达底片，会使底片均匀感光；如果遇到裂缝、 洞孔以及夹渣等缺陷， 一般将会在底片上显示出暗影区来。 这种方法能检测出缺陷的大小和 形状，还能测定材料的厚度。 X 射线是在高真空状态下用高速电子冲击阳极靶而产生的。γ 射线是放射性同位素在 原子蜕变过程中放射出来的。两者都是具有高穿透力、波长很短的电磁波。不同厚度的物体 需要用不同能量的射线来穿透，因此要分别采用不同的射线源。例如由 X 射线管发出的 X 射线（当电子的加速电压为 400 千伏时），放射性同位素 60Co 所产生的 γ 射线和由 20 兆 电子伏直线加速器所产生的 X 射线，能穿透的最大钢材厚度分别约为 90 毫米、230 毫米和 600 毫米。一、X 射线机工业射线照相探伤中使用的低能 X 射线机，简单地说是由四部分组成：射线发生器 （X 射线管）、高压发生器、冷却系统、控制系统。当各部分独立时，高压发生器与射线发生器 之间应采用高压电缆连接。 按照 X 射线机的结构，X 射线机通常分为三类，便携式 X 射线机、移动式 X 射线机、 固定式 X 射线机。便携式 X 射线机采用组合式射线发生器，其 X 射线管、高压发生器、冷却系统共同安 装在一个机壳中，也简单地称为射线发生器，在射线发生器中充满绝缘介质。整机由两个单 元构成，即控制器和射线发生器，它们之间由低压电缆连接。在射线发生器中所充的绝缘介 质，较早时为高抗电强度的变压器油，其抗电强度应不小于 30～50kV/2.5mm。现在多数充 填的绝缘介质是六氟化硫（SF6），以减轻射线发生器的重量。 X 射线机的核心器件是 X 射线管，普通 X 射线管主要由阳极、阴极和管壳构成。 x 射线是由 x 射线管加高压电激发而成， 可以通过所加电压， 电流来调节 x 射线的强度。 对低压 X 射线机， 输入 X 射线管的能量只有很少部分转换为 X 射线， 大部分转换成热， 所以对于 X 射线机来说要保证良好的散热。 X 射线机的主要技术性能可归纳为五个：工作负载特性、辐射强度、焦点尺寸、辐射 角、漏泄辐射剂量。在选取 X 射线机时应考虑上述性能是否适应所进行的工作。二、γ 射线机γ 射线机用放射性同位素作为 γ 射线源辐射 γ 射线， 它与 X 射线机的一个重要不同是 γ 射线源始终都在不断地辐射 γ 射线，而 X 射线机仅仅在开机并加上高压后才产生 X 射线， 这就使 γ 射线机的结构具有了不同于 X 射线机的特点。γ 射线是由放射性元素激发，能量不 变。强度不能调节，只随时间成指数倍减小。 将 γ 射线探伤机分为三种类型：手提式、移动式、固定式。手提式 γ 射线机轻便，体 积小、 重量小， 便于携带， 使用方便。 但从辐射防护的角度， 其不能装备能量高的 γ 射线源。 γ 射线机主要由五部分构成：源组件（密封 γ 射线源）、源容器（主机体）、输源（导） 管、驱动机构和附件。 γ 射线机与 X 射线机比较具有设备简单、便于操作、不用水电等特点，但 γ 射线机操 作错误所引起的后果将是十分严重，因此，必须注意 γ 射线机的操作和使用。按照国家的有 关规定，使用 γ 射线机的单位涉及到放射性同位素，因此，单位必须申领放射性同位素使用 许可证，操作人员，应经过专门的培训，并应取得放射工作人员证。 射线探伤要用放射源发出射线，对人的伤害极大，操作不慎会导致人员受到辐射，患 白血病的概率增加。操作人员应穿好防护服，并注意放射源的妥善保存。4 射线探伤用器材编辑射线探伤的常用器材有胶片、增感屏、像质计等。一、胶片射线胶片与普通胶片除了感光乳剂成分有所不同外，其他的主要不同是射线胶片一般 是双面涂布感光乳剂层， 普通胶片是单面涂布感光乳剂层； 射线胶片的感光乳剂层厚度远大 于普通胶片的感光乳剂层厚度。这主要是为了能更多地吸收射线的能量。但感光最慢、颗粒 最细的射线胶片也是单面涂布乳剂层。 胶片的感光特性是指胶片曝光后（经暗室处理）得到的底片黑度（光学密度）与曝光 量的关系。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰雾度（D0）及宽容度等，感 光特性曲线集中反应了这些感光特性。 在可见光或射线照射下，胶片感光乳剂层中可以形成眼睛看不见的潜在的影像，称为 “潜影”，经过显影处理，潜影可转化为可见的影像。 在照相乳剂的制备过程中， 在感光乳剂层中将形成“感光中心”―卤化银微粒表面的一些 部分，由于存在中性银原子和硫化银而提高了对光的反应能力，它是潜影形成的基础。潜影 形成可分为四个阶段。 在工业射线照相中使用的胶片，从大的方面分为两种类型：增感型胶片；非增感型胶 片（直接型胶片）。增感型胶片是指适宜与荧光增感屏配合使用的胶片，非增感型胶片适于 与金属增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。 增感型胶片当不与荧光增感屏配合使用时，其感光度将比使用荧光增感屏时低很多。 增感型胶片也可与金属增感屏一起使用， 这时与感光度近似的非增感型胶片相比， 它所得到 的影像的对比度要低一些。 非增感型胶片不适宜与荧光增感屏配合。 按照近年来射线照相技 术发展的情况，在射线照相中一般不使用增感型胶片。二、增感屏当射线入射到胶片时，由于射线的穿透能力很强，大部分穿过胶片，胶片仅吸收入射 射线很少的能量。为了更多地吸收射线的能量，缩短曝光时间，在射线照相检验中，常使用 前、 后增感屏贴附在胶片两侧， 与胶片一起进行射线照相， 利用增感屏吸收一部分射线能量， 达到缩短曝光时间的目的。 描述增感屏增感性能的主要指标是增感系数。 增感屏主要有三种类型：金属增感屏、荧光增感屏、复合增感屏（金属荧光增感屏）。 增感屏具有增感作用，但必须注意正确使用。使用时增感屏常分为前屏和后屏。前屏 应置于胶片朝向射线源一侧，后屏置于另一侧，胶片夹在两屏之间。前屏应采用适于射线能 量的厚度，后屏厚度经常较大，以便同时具有吸收背景产生的散射线的作用。为了操作的方便， 实际上经常选用同样厚度的前屏和后屏， 而另外在暗袋外面附加一定厚度的铅板屏蔽环 境产生的散射线。 三种类型增感屏具有不同的特点，适应不同的要求。对一般技术和较高技术都应采用 金属增感屏， 只有在特殊的情况下， 当采用荧光增感屏或金属荧光增感屏也能达到检验质量 要求时，才能使用荧光增感屏或金属荧光增感屏。三、像质计像质计（像质指示器，透度计）是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底 片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情 况、缺陷检验能力等。目前，最广泛使用的像质计主要是三种：丝型像质计、阶梯孔型像质 计、平板孔型像质计，此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同 或对射线吸收性能相似的材料制做。 关于丝的直径，现在各个国家一般都采用公比为 （近似为 1.25）的等比数列决定的一 个优选数列（ISO/R10 化整值系列），并对丝径给以编号。 使用时，丝型像质计放置的数量、位置和具体的安放方法等应符合有关标准的规定。 一般的规定主要是， 原则上每张底片上都应有像质计的影像， 像质计应放置在工件射线源侧 的表面上，且应放置在透照区中灵敏度度差的部位。当像质计放置在工件胶片侧表面时，应 附加标记（一般是字母“F”）。多数标准对丝型像质计的识别性都是规定，在底片上至少可 清晰看到连续 10mm 长的丝状影像时，则该丝认为是可识别的。四、其他设备和器材为完成射线照相检验， 除需要上面叙述的设备器材外， 还需要其他的一些设备和器材， 下面列出了另外一些常用的小型设备和器材，但这并不是全部的器材，如暗盒、药品等均未 在此列出。 观片灯 观片灯是识别底片缺陷影像所需要的基本设备。对观片灯的主要要求包括三个方面， 即光的颜色、光源亮度、照明方式与范围。 光的颜色一般应为日光色；光源应具有足够的亮度且应可调整，其最大亮度应能达到 与底片黑度相适应的值。 黑度计 底片黑度是底片质量的基本指标之一，黑度计是测量底片黑度的设备。 在工业射线照相检验中，作为底片质量指标的黑度，并不要求测量非常准确，目前的 标准一般规定，测量误差应不大于± 0.1。因此，所使用的黑度计最基本的要求是满足这一要 求。为了满足这个要求，一般应要求黑度计的测量值的不确定度为 0.05。 暗室设备和器材 标记5 应用编辑射线照相法已广泛应用于焊缝和铸件的内部质量检验，例如各种受压容器、锅炉、船 体、输射线探伤油和输气管道等的焊缝，各种铸钢阀门、泵体、石油钻探和化工、炼油设备中的受压 铸件，精密铸造的透平叶片，航空和汽车工业用的各种铝镁合金铸件等。透视法的灵敏度较 低，仪器测定法操作比较麻烦，两者均应用不多。6 优缺点编辑射线照相法能较直观地显示工件内部缺陷的大小和形状,因而易于判定缺陷的性质,射 线底片可作为检验的原始记录供多方研究并作长期保存。但这种方法耗用的 X 射线胶片等 器材费用较高，检验速度较慢，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积性缺陷，能定性但 不能定量，且不适合用于有空腔的结构，对角焊、T 型接头的检验敏感度低，不易发现间隙 很小的裂纹和未熔合等缺陷以及锻件和管、棒等型材的内部分层性缺陷。此外，射线对人体 有害，需要采取适当的防护措施。7 特点编辑①穿透性 x 射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。其穿透能力的强弱，与 x 射线 的波长以及被穿透物质的密度和厚度有关。x 射线波长愈短，穿透力就愈大;密度愈低，厚度 愈薄，则 x 射线愈易穿透。在实际工作中，通过球管的电压伏值(kV)的大小来确定 x 射线的 穿透性(即 x 射线的质)，而以单位时间内通过 x 射线的电流 (mA)与时间的乘积代表 x 射线 的量。 ②电离作用 x 射线或其它射线(例如 γ 射线)通过物质被吸收时， 可使组成物质的分子分 解成为正负离子，称为电离作用，离子的多少和物质吸收的 X 射线量成正比。通过空气或 其它物质产生电离作用， 利用仪表测量电离的程度就可以计算 x 射线的量。 检测设备正是由 此来实现对零件探伤检测的。X 射线还有其他作用，如感光、荧光作用等。[1]X 射线探伤词条简介X 射线探伤(X-ray Inspection)是利用 X 射线（也可以是 γ 射线 或其他高能射线）能够穿透金属材料，并由于材料对射线的吸收和散射作用的不同，从而使 胶片感光不一样， 于是在底片上形成黑度不同的影像， 据此来判断材料内部缺陷情况的一种 检验方法。 目录 X 射线的发现&x 射线探伤原理&X 射线探伤作用&X 射线探伤应用 X 射线的发现 1895 年德国物理学家伦琴(W．C．R&Ontgen)在研究阴极射线管中气体 放电现象时，用一只嵌有两个金属电极(一个叫做阳极，一个叫做阴极)的密封玻璃管，在电 极两端加上几万伏的高压电， 用抽气机从玻璃管内抽出空气。 为了遮住高压放电时的光线(一 种弧光)外泄，在玻璃管外面套上一层黑色纸板。他在暗室中进行这项实验时，偶然发现距 离玻璃管两米远的地方， 一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。 再进一步试验， 用纸板、木板、衣服及厚约两千页的书，都遮挡不住这种荧光。更令人惊奇的是，当用手去 拿这块发荧光的纸板时，竞在纸板上看到了手骨的影像。当时伦琴认定：这是一种人眼看不 见、但能穿透物体的射线。因无法解释它的原理，不明它的性质，故借用了数学中代表未知 数的“X”作为代号，称为“X”射线(或称 X 射线或简称 X 线)。这就是 X 射线的发现与名称的 由来。此名一直延用至今。后人为纪念伦琴的这一伟大发现，又把它命名为伦琴射线。 X 射线的发现在人类历史上具有极其重要的意义，它为自然科学和医学开辟了一 条崭新的道路，为此 1901 年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖金。科学总是在不断发展的， 经伦琴及各国科学家的反复实践和研究，逐渐揭示了 X 射线的本质，证实它是一种波长极 短，能量很大的电磁波。它的波长比可见光的波长更短(约在 0．001～100nm，医学上应 用的 X 射线波长约在 0．001。～0．1nm 之间)，它的光子能量比可见光的光子能量大几 万至几十万倍。因此，X 射线除具有可见光的一般性质外，还具有自身的特性。&x 射线探 伤原理 （一）射线照相法 射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，使得 射线透过工件后的强度不同，使缺陷能在射线底片上显示出来的方法。如图 1 所示，从 X 射线机发射出来的 X 射线透过工件时，由于缺陷内部介质对射线的吸收能力和周围完好部 位不一样，因而透过缺陷部位的射线强度不同于周围完好部位。把胶片放在工件适当位置，在感光胶片上，有缺陷部位和无缺陷部位将接受不同的射线曝光。再经过暗室处理后，得到 底片。 然后把底片放在观片灯上就可以明显观察到缺陷处和无缺陷处具有不同的黑度。 评片 人员据此就可以判断缺陷的情况。图 1 射线照相法原理 （二）射线荧光屏观察法 荧光屏观察法是将透过被检物体后的不同强度的射线，再投射在涂有荧光物质的 荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影象的方法。 此法所用设备主要由 X 射线发生器及其控制设备p荧光屏p观察和记录用的辅助 设备p防护及传送工件的装置等几部分组成。检验时，把工件送至观察箱上，X 射线管发出 的射线透过被检工件，落到与之紧挨着的荧光屏上，显示的缺陷影象经平面镜反射后，通过 平行于镜子的铅玻璃观察。 荧光屏观察法只能检查较薄且结构简单的工件，同时灵敏度较差，最高灵敏度在 2%～3%，大量检验时，灵敏度最高只达 4%～7%，对于微小裂纹是无法发现的。 （三）射线实时成象检验 射线实时成象检验是工业射线探伤很有发展前途的一种新技术，与传统的射线照 相法相比具有实时，高效、不用射线胶片、可记录和劳动条件好等显着优点。由于它采用 X 射线源， 常称为 X 射线实时成象检验。 国内外将它主要用于钢管、 压力容器壳体焊缝检查； 微电子器件和集成电路检查；食品包装夹杂物检查及海关安全检查等。 这种方法是利用小焦点或微焦点 X 射线源透照工件，利用一定的器件将 X 射线图 象转换为可见光图象， 再通过电视摄象机摄象后， 将图象直接或通过计算机处理后再显示在 电视监视屏上，以此来评定工件内部的质量。通常所说的工业 X 射线电视探伤，是指 X 光 图象增强电视成象法，该法在国内外应用最为广泛，是当今射线实时成象检验的主流设备， 其探伤灵敏度已高于 2%， 并可与射线照相法相媲美。 该法探伤系统基本组成如图 2 所示。图 2 X 光电增强-电视成法探伤系统 1- 射线源 2、5-电动光阑 3-X 射线束 4-工件 6-图象增强器 7-耦合透镜组 8--电视摄象机 9-控制器 10--图象处理器 11-监视器 12-防护设施 （四）射线计算机断层扫描技术 计算机断层扫描技术，简称 CT（Computertomography）。它是根据物体横断 面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图象。其装置结构如图 3 所示。图 3 射线工业 CT 系统组成框图 1--射线源 2-工件 3-检测器 4-数据采集部 5-高速运算器 6-计算机 CPU 7-控 制器 8-显示器 9-摄影单元 10-磁盘 11-防护设施 12 机械控制单元 13-射线控制单 元 14-应用软件 15-图象处理器 射线源发出扇形束射线，被工件衰减后的射线强度投影数据经接收检测器（300 个左右，能覆盖整个扇形扫描区域）被数据采集部采集，并进行从模拟量到数字量的高速 A/D 转换，形成数字信息。在一次扫描结束后，工作转动一个角度再进行下一次扫描，如 此反复下去， 即可采集到若干组数据。 这些数字信息在高速运算器中进行修正p图象重建处 理和暂存，在计算机 CPU 的统一管理及应用软件支持下，便可获得被检物体某一断面的真 实图象，显示于监视器上。&X 射线探伤作用1．穿透作用：穿透作用是指 X 射线通过物质时不被吸收的能力。X 射线能穿透 一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上 时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而 X 射线则不然，咽其波长短， 能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强 的穿透能力。X 射线穿透物质的能力与 X 射线光子的能量有关，X 射线的波长越短，光子 的能量越大，穿透力越强。X 射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对 X 射线 的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的 骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。这正是 X 射线透视和摄影的物理基础。 2．电离作用：物质受 X 射线照射时，使核外电子脱离原子轨道，这种作用叫电 离作用。在光电效应和散射过程中，出现光电子和反冲电子脱离其原子的过程叫一次电离， 这些光电子或反冲电子在行进中又和其它原子碰撞， 使被击原子逸出电子叫二次电离。 在固 体和液体中。电离后的正、负离子将很快复合，不易收集。但在气体中的忘离电荷却很容易 收集起来，利用电离电荷的多少可测定 X 射线的照射量：X 射线测量仪器正是根据这个原 理制成的。由于电离作用，使气体能够导电；某些物质可以发生化学反应；在有机体内可以 诱发各种生物效应。电离作用是 X 射线损伤和治疗的基础。 3．荧光作用：由于 X 射线波长很短，因此是不可见的。但它照射到某些化合物 如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时，由于电离或激发使原子处于激发状态，原子回到 基态过程中，由于价电子的能级跃迁而辐射出可见光或紫外线，这就是荧光。X 射线使物质 发生荧光的作用叫荧光作用。荧光强弱与 X 射线量成正比。这种作用是 X 射线应用于透视 的基础。在 X 射线诊断工作中利用这种荧光作用可制成荧光屏，增感屏，影像增强器中的 输入屏等。荧光屏用作透视时观察 X 射线通过人体组织的影像，增感屏用作摄影时增强胶 片的感光量。 4.热作用：物质所吸收的 X 射线能，大部分被转变成热能，使物体温度升高，这 就是热作用。 5.感光作用：同可见光一样，X 射线能使胶片感光。当 X 射线照射到胶片上的溴 化银时，能使银粒子．沉淀而使胶片产生“感光作用”。胶片感光的强弱与 X 射线量成正比。 当 X 射线通过人体时，囡人体各组织的密度不同，对 X 射线量的吸收不同，致绽胶片上所 获得的感光度不同，从而获得 X 射线的影像。这就是应用 X 射线作摄片检查的基础。 6.着色作用：某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，经 X 射线长期照射后，其 结晶体脱水而改变颜色，这就叫做着色作用。 &X 射线探伤应用 X 射线探伤是现代工业生产中质量检测、质量控制、质量保证的重要手 段，一般用于金属，非金属等材料制成的零部件，铸造及焊接部件进行无损检测，以确定其 内部缺陷，如夹渣，裂纹，气孔，未焊透，未融合等。在机械、石油、化工、航空、造船、 国防军工等部门，特别是在锅炉压力容器焊缝的检测中有极为广泛的应用。超声波探伤编辑超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面 边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法， 当超声波束自零件表面由探头通至金属内 部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波 形来判断缺陷位置和大小。目录1 基本原理 2 主要特性 3 主要优点 4 主要缺点 5 波段介绍 6 仪器介绍 7 应用? 钢闸门检测 ? 缺陷与防止措施8 优点 9 局限缺点? 超声检测方法有哪些？ ? 超声检测有哪些应用？1 基本原理编辑超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。 用纵波可探测金属铸锭、 坯料、 中厚板、 大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、 裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的 气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；用板波 可探测薄板中的缺陷。2 主要特性编辑超探仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件 内部多种缺陷（裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等）的检测、定位、评估和诊断。既可以用 于实验室，也可以用于工程现场。本仪器能够广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工 业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域，也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压 力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。它是无损检测行业的必备。 (1）超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的 尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来； 如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过缺陷而不能反射； （2）波声的指向性好，频率越高，指向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确 定缺陷的位置. （3）超声波的传播能量大，如频率为 1MHZ（1 兆赫兹）的超生波所传播的能量，相 当于振幅相同而频率为 1000HZ（赫兹）的声波的 100 万倍。[1]3 主要优点编辑①穿透能力强，探测深度可达数米； ②灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体；可检测 缺陷的大小通常可以认为是波长的 1/2。 ③在确定内部反射体的位向、大小、形状及等方面较为准确； ④仅须从一面接近被检验的物体； ⑤可立即提供缺陷检验结果; ⑥操作安全,设备轻便。4 主要缺点编辑①要由有经验的人员谨慎操作；超声波探伤车②对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查； ③对所发现缺陷作十分准确的定性、定量表征仍有困难； ④. 不适合有空腔的结构； ⑤. 除非拍照，一般少有留下追溯性材料。5 波段介绍编辑人耳能够感受到频率高于 20 赫兹，低于 20000 赫兹的弹性波，所以在这个频率范围 内的弹性波又叫声波。频率小于 20 赫兹的弹性波又叫次声波，频率高于 20000 赫兹的弹性 波叫做超声波。次声波和超声波人耳都不能感受。 利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播的影响来检验材料内部缺陷的无损检 验方法。 广泛采用的是观测声脉冲在材料中反射情况的超声脉冲反射法， 此外还有观测穿过 材料后的入射声波振幅变化的穿透法等。常用的频率在 0.5～5MHz 之间。 常用的检验仪器为 A 型显示脉冲反射式超声波探伤仪。根据仪器示波屏上反射信号的 有无、反射信号和入射信号的时间间、反射信号的高度，可确定反射面的有无、其所在位置 及相对大小。仪器的基本结构和原理见图 1。6 仪器介绍编辑在 A 型探伤仪的基础上发展而成的 B 型、 C 型探伤仪， 可得到不同方向反射面的信号， 也可将 B 型、C 型显示组合以得到材料的内部反射面的三维显示图。上述各种探伤仪均利 用脉冲电信号激励压电换能器发射超声波， 但也可用涡流声换能器来检验导电材料。 这种换 能器的换能过程在被探伤件表面进行，无须与材料接触，也不需要耦合剂，就可检验表面粗 糙和温度高至 500℃以上的金属材料，在冶金工业中应用较多。 超声波在材料中传播，由于吸收和散射等，强度会衰减，因此测量在诸如真空自耗炉 中熔炼的合金材料中的衰减，有可能无损地了解材料组织均匀性的情况。 脉冲反射式超声波法同其他无损检验方法相比7 应用编辑钢闸门检测钢闸门在水利工程中大量使用，主要以优质钢板为基材，通过焊接手段制做而成，表 面采用橡胶止水、 防腐方式为表面进行喷沙除锈及热喷锌， 广泛应用于水电站、 水库、 排灌、 河道、环境保护、污水处理、水产养殖等水利工程。钢闸门的焊接质量直接关系到闸门下游人民群众生命、财产的安全，因此刚闸门的焊接质量和焊接检测方法至关重要。超声波探伤 作为无损检测检测方法之一， 是在不破坏加工表面的基础上， 应用超声波仪器或设备来进行 检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。 超声波是一种机械波，有很高的频率，频率比超过 20 千赫兹，其能量远远大于振幅相 同的可闻声波的能量，具有很强的穿透能力。用于探伤的超声波，频率为 0.4- 25 兆赫兹， 其中用得最多的是 1- 5 兆赫兹。由于能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺 陷的检测、定位，并且超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到 现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点， 所以它的应用越来越广泛。 利用超声波探伤， 主要有穿透法探伤和反射法探伤两种方式。 穿透法探伤使用两个探头， 一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。检测时，两个探头分置在工件两侧，根据超声 波穿透工件后能量的变化来判别工件内部质量。 反射法探伤高频发生器产生的高频脉冲激励 信号作用在探头上，所产生的波向工件内部传播，如工件内部存在缺陷，波的一部分作为缺 陷波被反射回来，发射波的其余部分作为底波也将反射回来。根据发射波、缺陷波、底波相 对于扫描基线的位置可确定缺陷位置； 根据缺陷波的幅度可确定缺陷的大小； 根据缺陷波的 形状可分析缺陷的性质；如工件内部无缺陷，则只有发射波和底波。 探伤过程中，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。钢结构的验收标准是依据 GB50205- 95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接 质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做 100%超声波探伤； 对于图纸要求焊缝 焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做 20%超声波探伤；对于图纸要求 焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。 在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝， 其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计 算，并且不小于 200mm。对于局部探伤的焊缝 如果发现有不允许的缺陷时， 应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度， 增加长度不应 小于该焊缝长度的 10%且不应小于 200mm， 当仍有不允许的缺陷时， 应对该焊缝进行 100% 的探伤检查。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。一般地母材厚度在 8- 16mm 之间，坡口型式有 I 型、单 V 型、X 型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才 可以进行探伤前的准备工作。 在每次探伤操作前都必须利用标准试块 （CSK- IA、 CSK- ⅢA）校准仪器的综合性能， 校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。 （1)探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般 低于4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于 2KT+50mm， （K：探头 K 值，T： 工件厚度） 。 一般的根据焊件母材选择 K 值为 2.5 探头。 例如： 待测工件母材厚度为 10mm， 那么就应在焊缝两侧各修磨 100mm。 （2)耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且 经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。 （3)由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行 （4)由于板厚小于 20mm 所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。（5)在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定 量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种 扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。 （6)对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级 应符合现行国家标准 GB11345- 89 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 的规定， 来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直 至合格。一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止 还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判， 只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形 状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。缺陷与防止措施1） 气孔。单个气孔回波高度低，波形为单峰，较稳定。从各个方向探测，反射波大 体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探 头作定点转动时， 会出现此起彼落的现象。 产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度干， 焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长等。防止这 类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除 锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的 焊接电流、电弧电压和焊接速度等。 2） 夹渣。点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹。渣回波信号多呈锯齿状波幅 不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波 幅不相同。这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘 和各层焊缝清理不干净， 其本金属和焊接材料化学成分不当， 含硫、 磷较多等。 防止措施有： 正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须 层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。 3） 未焊透。反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时 均能得到大致相同的反射波幅。其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运 条速度过快， 坡口角度小， 运条角度不对以及电弧偏吹等。 防止措施有： 合理选用坡口型式、 装配间隙和采用正确的焊接工艺等。 4）未熔合。探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧 探到。其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹 等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。 5） 裂纹。回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有 变动， 探头转时， 波峰有上下错动现象。 热裂纹产生的原因是： 焊接时熔池的冷却速度很快， 造成偏析；焊缝受热不均匀产生拉应力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有 害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量， 改善偏析程度；改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。[1]8 优点编辑（1） 超声波的声束能集中在特定的方向上， 在介质中沿直线传播， 具有良好的指向性； （2）超声波在介质中的传播过程中，会发生衰减和散射； （3）超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性，可以 获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的； （4）超声波的能量比声波大得多； （5）超声波在固体中的传输损失小，探测深度大。由于超声波在异质界面上会发生反 射、折射等现象，尤其不能通过气体与固体的界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层之类的 缺陷（缺陷中有气体）或夹渣之类的缺陷（缺陷中有异种介质），超声波传播到金属与缺陷 的界面处，就会全部或部分被反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处 理， 在仪器的荧光屏上就显示出不同高度和有一定间距的波形。 探伤人员则根据波形的变化 特征，判断缺陷在工件中的深度、大小和类型。9 局限缺点编辑超声波探伤的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺 陷进行定位和定量。 然而， 超声波探伤对缺陷的显示不直观， 探伤技术难度大， 容易受到主、 客观因素的影响，以及探伤结果不便保存等，使超声波探伤也有其局限性。超声检测方法有哪些？通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。穿透法反射法超声检测有哪些应用？水浸（喷水）法检测钢管、锻件；单（双）探头检测焊缝；多探头检测大型管道；板 材超声波探伤；复合材料超声探伤；非金属材料检测等应用。扫描电子显微镜编辑sem（扫描电子显微镜）即扫描电子显微镜。 扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物 质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征 x 射线和连续谱 X 射线、背散 射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子 -空穴对、晶格振动 （声子）、电子振荡 （等离子体）。原则上讲，利用电子和物质的相 互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、 电子结构和内部电场或磁场等等。目录1 简要介绍 2 功能介绍? 机构组成 ? 工作原理 ? 基本参数3 发展历史 4SEM 应用 5 应用情况 1 简要介绍编辑扫描电子显微镜SEM 是 scanning electron microscope（扫描式电子显微镜）的简写。 扫描电子显微镜是 1965 年发明的较现代的细胞生物学研究工具， 主要是利用二次电子 信号成像来观察样品的表面形态， 即用极狭窄的电子束去扫描样品， 通过电子束与样品的相互作用产生各种效应， 其中主要是样品的二次电子发射。 二次电子能够产生样品表面放大的 形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。2 功能介绍编辑扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物 质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征 x 射线和连续谱 X 射线、背散 射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子 -空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。原则上讲，利用电子和物质的相互作 用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子 结构和内部电场或磁场等等。 扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理， 采用不同 的信息检测器，使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质 微观形貌的信息； 对 x 射线的采集， 可得到物质化学成分的信息。 正因如此， 根据不同需求， 可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。机构组成扫描电子显微镜由三大部分组成：真空系统，电子束系统以及成像系统。 以下提到扫描电子显微镜之处，均用 SEM 代替 真空系统 真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。真空柱是一个密封的柱形容器。 真空泵用来在真空柱内产生真空。有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械 泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的 SEM 的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六 硼化镧枪的 SEM，则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。 成像系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空柱底端即为右图所示的密封室，用于 放置样品。 之所以要用真空，主要基于以下两点原因： 电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效， 所以除了在使用 SEM 时需要用 真空以外，平时还需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。 为了增大电子的平均自由程，从而使得用于成像的电子更多。 电子束系统 电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄的、电 子能量确定的电子束用以扫描成像。 电子枪 电子枪用于产生电子，主要有两大类，共三种。 一类是利用场致发射效应产生电子，称为场致发射电子枪。这种电子枪极其昂贵，在 十万美元以上，且需要小于 10-10torr 的极高真空。但它具有至少 1000 小时以上的寿命， 且不需要电磁透镜系统。另一类则是利用热发射效应产生电子， 有钨枪和六硼化镧枪两种。 钨枪寿命在 30～100 小时之间，价格便宜，但成像不如其他两种明亮，常作为廉价或标准 SEM 配置。六硼化镧 枪寿命介于场致发射电子枪与钨枪之间，为 200～1000 小时，价格约为钨枪的十倍，图像 比钨枪明亮 5～10 倍，需要略高于钨枪的真空，一般在 10-7torr 以上；但比钨枪容易产生 过度饱和和热激发问题。 电磁透镜 热发射电子需要电磁透镜来成束， 所以在用热发射电子枪的 SEM 上， 电磁透镜必不可 少。通常会装配两组： 汇聚透镜：顾名思义，汇聚透镜用汇聚电子束，装配在真空柱中，位于电子枪之下。 通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成像会焦 无关。 物镜：物镜为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到样品表 面。 成像系统 电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品上与样品相互作用，会产生次级电子、背 散射电子、欧革电子以及 X 射线等一系列信号。所以需要不同的探测器譬如次级电子探测 器、X 射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。虽然 X 射线信号不能用于 成像，但习惯上，仍然将 X 射线分析系统划分到成像系统中。 有些探测器造价昂贵，比如 Robinsons 式背散射电子探测器，这时，可以使用次级电 子探测器代替，但需要设定一个偏压电场以筛除次级电子。工作原理光学显微镜、TEM、SEM 成像原理比较SEM 的工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级 电子的多少与电子束入射角有关， 也就是说与样品的表面结构有关， 次级电子由探测体收集， 并在那里被闪烁器转变为光信号， 再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电 子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。 为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属 在电子束的轰击下发出次级电子信号。 光学显微镜（OM）、TEM、SEM 成像原理比较由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成能谱 仪获得。具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试 样表面 2 材料形貌分析观察作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作，产生二次电子发射 （以及其它物理信号）。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显 像管栅极， 调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度， 得到反映试样表面形貌的二次电子像。基本参数放大率 与普通光学显微镜不同，在 SEM 中，是通过控制扫描区域的大小来控制放大率的。如 果需要更高的放大率，只需要扫描更小的一块面积就可以了。放大率由屏幕/照片面积除以 扫描面积得到。 所以，SEM 中，透镜与放大率无关。 场深 在 SEM 中，位于焦平面上下的一小层区域内的样品点都可以得到良好的会焦而成象。 这一小层的厚度称为场深， 通常为几纳米厚， 所以， SEM 可以用于纳米级样品的三维成像。 作用体积 电子束不仅仅与样品表层原子发生作用，它实际上与一定厚度范围内的样品原子发生 作用，所以存在一个作用“体积”。 作用体积的厚度因信号的不同而不同： 欧革电子：0.5～2 纳米。 次级电子：5λ，对于导体，λ=1 纳米；对于绝缘体，λ=10 纳米。 背散射电子：10 倍于次级电子。 特征 X 射线：微米级。 X 射线连续谱：略大于特征 X 射线，也在微米级。 工作距离 工作距离指从物镜到样品最高点的垂直距离。 如果增加工作距离，可以在其他条件不变的情况下获得更大的场深。 如果减少工作距离，则可以在其他条件不变的情况下获得更高的分辨率。 通常使用的工作距离在 5 毫米到 10 毫米之间。 成象 次级电子和背散射电子可以用于成象，但后者不如前者，所以通常使用次级电子。 表面分析 欧革电子、特征 X 射线、背散射电子的产生过程均与样品原子性质有关，所以可以用 于成分分析。但由于电子束只能穿透样品表面很浅的一层（参见作用体积），所以只能用于 表面分析。 表面分析以特征 X 射线分析最常用，所用到的探测器有两种：能谱分析仪与波谱分析 仪。前者速度快但精度不高，后者非常精确，可以检测到“痕迹元素”的存在但耗时太长。3 发展历史编辑* 1873 Abbe 和 Helmholfz 分别提出解像力与照射光的波长成反比。奠定了显微镜的 理论基础。 1897 J.J. Thmson 发现电子 1924 Louis de Broglie (1929 年诺贝尔物理奖得主） 提出电子本身具有波动的物理特 性， 进一步提供电子显微镜的理论基础。 * 1926 Busch 发现电子可像光线经过玻璃透镜偏折一般， 由电磁场的改变而偏折。 1931 德国物理学家 Knoll 及 Ruska 首先发展出穿透式电子显微镜原型机。 1937 首部商业原型机制造成功（Metropolitan Vickers 牌）。 * 1938 第一部扫描电子显微镜由 Von Ardenne 发展成功。 1938～39 穿透式电子显微镜正式上市（西门子公司，50KV~100KV，解像力 20~30&Aring；）。 1940～41 RCA 公司推出美国第一部穿透式电子显微镜（解像力 50 nm）。 *1941～63 解像力提升至 2~3 &A （穿透式） 及 100&A （扫描式） 1960 Everhart and Thornley 发明二次电子侦测器。 1965 第一部商用 SEM 出现（Cambridge) 1966 JEOL 发表第一部商用 SEM(JSM-1) 1958 年中国科学院组织研制 1959 年第一台 100KV 电子显微镜 1975 年第一台扫描电子显微镜 DX3 在中国科学院 科学仪器厂（现北京中科科仪技术发展有限责任公司）研发成功 1980 年中科科仪引进美国技术，开发 KYKY1000 扫描电镜4SEM应用编辑⑴生物：种子、花粉、细菌…… ⑵医学：血球、病毒…… ⑶动物：大肠、绒毛、细胞、纤维…… ⑷材料：陶瓷、高分子、粉末、环氧树脂…… ⑸化学、物理、地质、冶金、矿物、污泥（杆菌） 、机械、电机及导电性样品，如半导体(IC、线宽量测、断面、结构观察……）电子材料等。5 应用情况编辑扫描电子显微镜在新型陶瓷材料显微分析中的应用 1 显微结构的分析 在陶瓷的制备过程中，原始材料及其制品的显微形貌、孔隙大小、晶界和团聚程度等 将决定其最后的性能。 扫描电子显微镜可以清楚地反映和记录这些微观特征， 是观察分析样 品微观结构方便、易行的有效方法，样品无需制备，只需直接放入样品室内即可放大观察； 同时扫描电子显微镜可以实现试样从低倍到高倍的定位分析， 在样品室中的试样不仅可以沿 三维空间移动， 还能够根据观察需要进行空间转动， 以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析。扫描电子显微镜拍出的图像真实、清晰，并富有立体感，在新型陶瓷材料 的三维显微组织形态的观察研究方面获得了广泛地应用。 由于扫描电子显微镜可用多种物理信号对样品进行综合分析，并具有可以直接观察较 大试样、放大倍数范围宽和景深大等特点，当陶瓷材料处于不同的外部条件和化学环境时， 扫描电子显微镜在其微观结构分析研究方面同样显示出极大的优势。主要表现为： ⑴力学 加载下的微观动态 （裂纹扩展）研究 ; ⑵加热 条件下的晶体合成、气化、聚合反应等研究 ; ⑶晶体生长机理、生长台阶、缺陷与位 错的研究； ⑷成分的非均匀性、壳芯结构、包裹结构的研究； ⑸晶粒相成分在化学环境下 差异性的研究等。 2 纳米尺寸的研究 纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分，可以用物理、化学及生物学的方法制备 出只有几个纳米的“颗粒 ”。纳米材料的应用非常广泛，比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐 磨、抗腐蚀等优点，纳米陶瓷在一定的程度上也可增加韧性、改善脆性等，新型陶瓷纳米材 料如纳米称、 纳米天平等亦是重要的应用领域。 纳米材料的一切独特性主要源于它的纳米尺 寸，因此必须首先确切地知道其尺寸，否则对纳米材料的研究及应用便失去了基础。纵观当 今国内外的研究状况和最新成果,该领域的检测手段和表征方法可以使用透射电子显微镜、 扫描隧道显微镜、 原子力显微镜等技术， 但高分辨率的扫描电子显微镜在纳米级别材料的形 貌观察和尺寸检测方面因具有简便、 可操作性强的优势被大量采用。 另外如果将扫描电子显 微镜与扫描隧道显微镜结合起来， 还可使普通的扫描电子显微镜升级改造为超高分辨率的扫 描电子显微镜。图 2 所示是纳米钛酸钡陶瓷的扫描电镜照片，晶粒尺寸平均为 20nm。 3 铁电畴的观测 压电陶瓷由于具有较大的力电功能转换率及良好的性能可调控性等特点在多层陶瓷驱 动器、微位移器、换能器以及机敏材料与器件等领域获得了广泛的应用。随着现代技术的发 展，铁电和压电陶瓷材料与器件正向小型化、集成化、多功能化、智能化、高性能和复合结 构发展，并在新型陶瓷材料的开发和研究中发挥重要作用。铁电畴 （简称电畴）是其物理 基础， 电畴的结构及畴变规律直接决定了铁电体物理性质和应用方向。 电子显微术是观测电 畴的主要方法， 其优点在于分辨率高， 可直接观察电畴和畴壁的显微结构及相变的动态原位 观察 （电畴壁的迁移）。 扫描电子显微镜观测电畴是通过对样品表面预先进行化学腐蚀来实现的，由于不同极 性的畴被腐蚀的程度不一样， 利用腐蚀剂可在铁电体表面形成凹凸不平的区域从而可在显微 镜中进行观察。因此，可以将样品表面预先进行化学腐蚀后，利用扫描电子显微镜图像中的 黑白衬度来判断不同取向的电畴结构。对不同的铁电晶体选择合适的腐蚀剂种类、浓度、腐 蚀时间和温度都能显示良好的畴图样。图 3 是扫描电子显微镜观察到的 PLZT 材料的 90° 电畴。扫描电子显微镜 与其他设备的组合以实现多种分析功能。 在实际分析工作中，往往在获得形貌放大像后，希望能在同一台仪器上进行原位化学 成分或晶体结构分析，提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料，以便能够更 全面、客观地进行判断分析。为了适应不同分析目的的要求，在扫描电子显微镜上相继安装 了许多附件，实现了一机多用，成为一种快速、直观、综合性分析仪器。把扫描电子显微镜应用范围扩大到各种显微或微区分析方面， 充分显示了扫描电镜的多种性能及广泛的应用前 景。 目前扫描电子显微镜的最主要组合分析功能有:X 射线显微分析系统 （即能谱仪,EDS） ， 主要用于元素的定性和定量分析，并可分析样品微区的化学成分等信息；电子背散射系统 （即结晶学分析系统），主要用于晶体和矿物的研究。随着现代技术的发展，其他一些扫描 电子显微镜组合分析功能也相继出现， 例如显微热台和冷台系统， 主要用于观察和分析材料 在加热和冷冻过程中微观结构上的变化； 拉伸台系统， 主要用于观察和分析材料在受力过程 中所发生的微观结构变化。 扫描电子显微镜与其他设备组合而具有的新型分析功能为新材料、 新工艺的探索和研究起到重要作用。 成像 二次电子和背散射电子可以用于成像，但后者不如前者，所以通常使用二次电子。[1]TEM（仪器名称）编辑透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope，缩写 TEM），简称透射 电镜， 是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上， 电子与样品中的原子碰撞而改变 方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不 同的影像。通常，透射电子显微镜的分辨率为 0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用 于观察超微结构，即小于 0.2 微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。目录1 发展史 2 成像原理 3 组件 4 应用 5 特点 1 发展史编辑TEM 是德国科学家 Ruskahe 和 Knoll 在前人 Garbor 和 Busch 的基础上于 1932 年发 明的。2 成像原理编辑透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况： 吸收像：当电子射到质量、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上质 量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微 镜都是基于这种原理TEM 透射电镜。 衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体 各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使 衍射钵的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。 相位像：当样品薄至 100A 以下时， 电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。3 组件编辑电子枪：发射电子，由阴极、栅极、阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔 形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速、加压的作用。 聚光镜： 将电子束聚集，可用于控制照明强度和孔径角。 样品室：放置待观察的样品，并装有倾转 台，用以改变试样的角度，还有装配加热、冷却等设备。 物镜：为放大率很高的短距透镜，作用是放大电子像。物镜是决定透 射电子显微镜分辨能力和成像质量的关键。 中间镜：为可变倍的弱透镜，作用是对电子像 进行二次放大。通过调节中间镜的电流，可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。 透射 镜：为高倍的强透镜，用来放大中间像后在荧光屏上成像。 此外还有二级真空泵来对样品 室抽真空、照相装置用以记录影像。4 应用编辑透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故 穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通 常为 50～100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有： 超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处 理过的铜网上进行观察。5 特点编辑以电子束作光源，电磁场作透镜。电子束波长与加速电压(通常 50~120KV)成反比。 由电子照明系统、 电磁透镜成像系统、 真空系统、记录系统、 电源系统等 5 部分构成。 分辨力 0.2nm，放大倍数可达百万倍。 TEM 分析技术是以波长极短的电子束作照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率 （1nm）、高放大倍数的电子光学分析技术；用电镜（包括 TEM）进行样品分析时，通常有两个目的：一个是获得高倍放大倍数的 电子图像，另一个是得到电子衍射花样； TEM 常用于研究纳米材料的结晶情况，观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和评估 纳米粒子的粒径。是常用的纳米复合材料微观结构的表征技术之一。钎焊编辑[qiān hàn]钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低 于母材熔化温度， 利用液态钎料润湿母材， 填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的 方法。[1]钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如 蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和 严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在 0.01～0.1 毫 米之间。目录1 简介 2 应用特点? 应用 ? 钎焊的特点3 相关材料? 润湿与铺展 ? 毛细流动 ? 相互作用 ? 常用钎料4 工艺方法 5 关联概念 6 分类? 软钎焊 ? 硬钎焊7 焊后清洗8 质量检验 9 检验方法 10 常用钎焊 11 钎料选用 12 安全防护 13 发展状况 14 发展历程 15 注意事项? 基本方法 ? 安全事项1 简介编辑钎焊（Soldering and Brazing） ：利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属 （称为钎料或焊料） ，在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面 润湿、 铺展和在母材间隙中填缝， 与母材相互溶解与扩散， 而实现零件间的连接的焊接方法。钎焊机较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化； 较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。 钎焊形成的焊缝称为钎缝。 钎焊所用的填充金属称为钎料。 钎焊过程：表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接 头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化） ，并 借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间， 液态钎料与工件金属相互扩散溶解， 冷疑后即形成钎焊接头。[2]2 应用特点编辑⑴钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精 确。 ⑵可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制。钎焊金刚石磨轮⑶有些钎焊方法可同时焊多焊件、多接头，生产率很高。 ⑷钎焊设备简单，生产投资费用少。 ⑸接头强度低，耐热性差，且焊前清整要求严格，钎料价格较贵。应用钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪表、电气零部 件、异种金属构件以及复杂薄板结构，如夹层构件、蜂窝结构等，也常用于钎焊各类异线与 硬质合金刀具。钎焊时，对被钎接工件接触表面经清洗后，以搭接形式进行装配，把钎料放 在接合间隙附近或直接放入接合间隙中。 当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后， 钎料将熔化并浸润焊件表面。液态钎料借助毛细管作用，将沿接缝流动铺展。于是被钎接金 属和钎料间进行相互溶解，相互渗透，形成合金层，冷凝后即形成钎接接头。 钎焊在机械、电机、仪表、无线电等部门都得到了广泛的应用。硬质合金刀具、钻探 钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器等；在微波波导、电子管和电子真空器件的制 造中，钎焊甚至是唯一可能的连接方法。[2]钎焊的特点一是接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，焊件的组织和性能变化不大，可连 接相同的或不相同的金属及部分非金属。钎焊时，还可采用对工件整体加热，一次焊完很多 条焊缝，提高了生产率。但钎焊接头的强度较低，多采用搭接接头，靠通过增加搭接长度来提高接头强度；另外，钎焊前的准备工作要求较高。 二是钎料熔化而焊件不熔化。为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊 时要用钎剂，以便清除钎料和焊件表面的氧化物。硬钎料（如铜基、银基、铝基、镍基等） ， 具有较高的强度， 可以连接承受载荷的零件， 应用比较广泛， 如硬质合金刀具、 自行车车架。 较钎料 （如锡、铅、 铋等） ，焊接强度低，主要用于焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件， 如容器、仪表元件等。 钎焊采用熔点低于母材的合金作钎料，加热时钎料熔化，并靠润湿作用和毛细作用填 满并保持在接头间隙内， 而母材处于固态， 依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊 接头。钎焊对母材的物理化学性能影响小，焊接应力和变形较小，可焊接性能差别较大的异 种金属，能同时完成多条焊缝，接头外表美观整齐，设备简单，生产投资小。但钎焊接头的 强度较低，耐热能力差。3 相关材料编辑润湿与铺展钎焊时，只有熔化的液体钎料很好地润湿母材表面才能填满钎缝。衡量钎料对母材润 湿能力的大小，可用钎料（液相）与母材（固相）相接触时的接触夹角大小来表示。影响钎 料润湿母材的主要因素有： ⒈钎料和母材的成份 若钎料与母材在固态和液态下均不发生物理化学作用， 则他们之间的润湿作用就很差， 如铅与铁。若钎料与母材能相互溶解或形成化合物，则认为钎料能较好地润湿母材，例如银 对铜。 ⒉钎焊温度 钎焊加热温度的升高，由于钎料表面张力下降等原因会改善钎料对母材的润湿性，但 钎焊温度不能过高，否则会造成钎料流失，晶粒长大等缺陷。 ⒊母材表面氧化物 如果母材金属表面存在氧化物，液态钎料往往会凝聚成球状，不与母材发生润湿，所 以，钎焊前必须充分清除氧化物，才能保证良好的润湿作用。 ⒋母材表面粗糙度 当钎料与母材之间作用较弱时，母材表面粗糙的沟槽起到了特殊的毛细作用，可以改 善钎料在母材上的润湿与铺展。 ⒌钎剂 钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化物，改善润湿作用。毛细流动钎焊时，液体钎料要沿着间隙去填满钎缝，由于间隙很小，如同毛细管，所以称之为毛细流动。毛细流动能力的大小，能决定钎料能否填满钎缝间隙。 影响液体钎料毛细流动的因素很多，主要有钎料的润湿能力和接头间隙大小等，如钎 料对母材润湿性好，接头有较小的间隙，都可以得到良好的钎料流动与填充性能。相互作用液态钎料在毛细填隙过程中与母材发生相互物理化学作用，这些相互作用对钎焊接头 的性能影响很大，它们可以分为两种： ⒈母材向钎料的溶解 钎焊时一般都发生母材向液体钎料的溶解过程，可使钎料成份合金化，有利于提高接 头强度。但母材的过度溶解会使液体钎料的熔点和粘度升高，流动性变差，往往导致不能填 满钎缝间隙，同时可能使母材表面因过分溶解而出现凹陷等缺陷。 ⒉钎料组份向母材扩散 钎焊时，也出现钎料组份向母材的扩散，扩散以两种方式进行：一种是钎料组元向整 个母材晶粒内部扩散，在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层，对接头不会产生不良影响。 另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界， 常常使晶界发脆， 尤其是在薄件钎焊时比较明显。 为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊时要用钎剂。它的作用是清除 钎料和母材表面的氧化物， 保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化， 改善液态钎料对焊 件的润湿性。常用钎料一般有两类。一类是硬钎料，熔点在 450℃以上，常用的钎料有铜基、银基、铝基、 镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬钎焊的加热源有焊炬火焰、电阻 电热、感应加热、盐浴加热及炉内加热等。钎接接头强度较高，适于钎焊受力较大或工作温 度较高的工件，如硬质合金刀具、自行车车架等，通常把这类钎焊称为硬钎焊；另一类是软 钎料，熔点在 450℃以下，应用最广泛的软钎料是锡基合金，多数软钎料适合的焊接温度为 200-400℃，钎剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液，加热方法常用烙铁加热。钎接接头 强度较低，适于钎接受力不大或工作温度较低的工件，如容器、仪表元件等，通常把这类钎 焊称为软钎焊。 钎料是形成钎焊接头的填充金属，钎焊接头的质量在很大程度上取决钎料。钎料应该 具有合适的熔点、良好的润湿性和填缝能力，能与母材相互扩散，还应具有一定的力学性能 和物理化学性能，以满足接头的使用性能要求。4 工艺方法编辑钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间。钎焊温度通常选为高于钎料液相线 温度 25 ^- 60 'C，以保证钎料能填满间隙。 钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。大件的保温时间应长些，以保证加热均匀。钎料与母材作用强烈的，保温时间要短。一般说来，一定的保温时 间是促使钎料与母材相互扩散， 形成牢固结合所必需的。 但过长的保温时间将导致熔蚀等缺 陷的发生。陶瓷金属钎焊钎焊常用的工艺方法较多，主要是按使用的设备和工作原理区分的。如按热源区分则 有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊等；按工作过程分有接触反应钎焊和扩散钎 焊等。 接触反应钎焊是利用钎料与母材反应生成液相填充接头间隙。 扩散钎焊是增加保温扩 散时间，使焊缝与母材充分均匀化，从而获得与母材性能相同的接头。几乎所有的加热热源 都可以用作钎焊热源，并依此将钎焊分类： 烙铁钎焊 用于细小简单或很薄零件的软钎焊。 波峰钎焊 用于大批量印刷电路板和电子元件的组装焊接。施焊时，250℃左右的熔融 焊锡在泵的压力下通过窄缝形成波峰，工件经过波峰实现焊接。这种方法生产率高，可在流 水线上实现自动化生产。 火焰钎焊 用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。 火焰钎焊 设备简单、操作方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。这种方法适用于自行车架、 铝水壶嘴等中、小件的焊接。 浸沾钎焊 将工件部分或整体浸入覆盖有钎剂的钎料浴槽或只有熔盐的盐浴槽中加热 焊接。 这种方法加热均匀、 迅速、 温度控制较为准确， 适合于大批量生产和大型构件的焊接。 盐浴槽中的盐多由钎剂组成。焊后工件上常残存大量的钎剂，清洗工作量大。 感应钎焊利用高频、中频或工频感应电流作为热源的焊接方法。高频加热适合于焊接 薄壁管件。 采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊， 特别适用于某些大 型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。 炉中钎焊 将装配好钎料的工件放在炉中进行加热焊接，常需要加钎剂，也可用还原性 气体或惰性气体保护，加热比较均匀。炉中钎焊又可分为箱式钎焊炉，井式钎焊炉，间歇式 钎焊炉，连续式钎焊炉[1]。大批量生产时可采用连续式炉。 真空钎焊工件加热在真空室内进行， 主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。[3]5 关联概念编辑钎焊接头 钎焊一般采用板料搭接和套管嵌接的形式。这样可以通过增加焊件之间的结合面，来弥补钎料强度的不足，保证接头的承载能力。这种接头形式还便于控制接头的间隙，适当的 间隙可以使钎料在接头中均匀分布，达到最佳的钎焊效果。钎焊接头的间隙范围一般是 0.05～0.2mm。 钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采用搭接接头和套件镶 接，以弥补钎焊强度的不足。6 分类编辑钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液 态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。 根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。软钎焊⑴软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于 450° C，接头强度较低（小于 70 MPa） 。 软钎焊 多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料 的锡焊最为常用。软钎料一般需要用钎剂，以清除氧化膜，改善钎料的润湿性能。钎剂种类 很多，电子工业中多用松香酒精溶液软钎焊。这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用，称为 无腐蚀性钎剂。焊接铜、铁等材料时用的钎剂，由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。焊铝时 需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂， 还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。 这些钎剂焊后的残 渣有腐蚀作用，称为腐蚀性钎剂，焊后必须清洗干净。硬钎焊⑵硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于 450° C，接头强度较高（大于 200 MPa） 。 硬钎焊 接头强度高，有的可在高温下工作。硬钎焊的钎料种类繁多，以铝、银、铜、 锰和镍为基的钎料应用最广。铝基钎料常用于铝制品钎焊。银基、铜基钎料常用于铜、铁零 件的钎焊。锰基和镍基钎料多用来焊接在高温下工作的不锈钢、耐热钢和高温合金等零件。 焊接铍、钛、锆等难熔金属、石墨和陶瓷等材料则常用钯基、锆基和钛基等钎料。选用钎料 时要考虑母材的特点和对接头性能的要求。 硬钎焊钎剂通常由碱金属和重金属的氯化物和氟 化物， 或硼砂、 硼酸、 氟硼酸盐等组成， 可制成粉状、 糊状和液状。 在有些钎料中还加入锂、 硼和磷， 以增强其去除氧化膜和润湿的能力。 焊后钎剂残渣用温水、 柠檬酸或草酸清洗干净。 注意：母材的接触面应很干净，因此要用钎剂。钎剂的作用是去除母材和钎料表面的 氧化物和油污杂质，保护钎料和母材接触面不被氧化，增加钎料的润湿性和毛细流动性。钎 剂的熔点应低于钎料， 钎剂残渣对母材和接头的腐蚀性应较小。 软钎焊常用的钎剂是松香或 氯化锌溶液，硬钎焊常用的钎剂是硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物。7 焊后清洗编辑钎剂残渣大多数对钎焊接头起腐蚀作用，也妨碍对钎缝的检查，常需清除干净。 含松香的活性钎剂残渣可用异丙醇、酒精、三氯乙烯等有机溶剂除去。由有机酸及盐组成的钎剂，一般都溶于水，可采用热水洗涤。由无机酸组成的软钎剂 溶于水，因此可用热水洗涤。含碱金属及碱土金属氯化物的钎剂（例如氯化锌） ，可用 2% 盐酸溶液洗涤。 硬钎焊用的硼砂和硼酸钎剂残渣基本上不溶于水，很难去除，一般用喷砂去除。比较 好的方法是将已钎焊的工件在热态下放入水中，使钎剂残渣开裂而易于去除。 含氟硼酸钾或氟化钾的硬钎剂 （如剂 102） 残渣可用水煮或在 10%柠檬酸热水中清除。 铝用软钎剂残渣可用有机溶剂（例如甲醇）清除。 铝用硬钎剂残渣对铝具有很大的腐蚀性， 钎焊后必须清除干_净。 下面列出的清洗方法， 可以得到比较好的效果。 ⑴60^-80'C 热水中浸泡 l Omin，用毛刷仔细清洗钎缝上的残渣，冷水冲洗 HN0315% 水溶液中浸泡约 30min，再用冷水冲洗。 （2& 60-80'C 流动热水冲洗 10 -10 min o 放在 65～75'C，Cr032%H3r'045%水溶液中 浸泡 5m in，再用冷水冲洗，热水煮，黔冷水浸泡 8h。[4]8 质量检验编辑钎焊接头的缺陷钎接及其成因如下： 1.填隙不良，部分间隙未被填满 产生原因： ⑴接头设计不合理，装配间隙过大或过小，装配时零件歪季斜。 ⑵钎剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填隙能力差等；或者 是气体保护钎焊时气体纯度低，真空钎焊时真空度低。 ⑶钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足。 ⑷钎料安置不当。 ⑸钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等。套 ⑹钎焊温度过低或分布不均匀。 2.钎缝气孔 产生原因： ⑴接头间隙选择不当。 ⑵钎焊前零件清理不净。 ⑶钎剂去膜作用或保护气体去氧化物作用弱。 ⑷钎料在钎焊时析出气体或钎料过热。 3.钎缝夹渣 产生原因： ⑴钎剂使用量过多或过少。 ⑵接头间隙选择不当。 ⑶钎料从接头两面填缝。 ⑷钎料与钎剂的熔化温度不匹配。 ⑸钎剂比重过大。 ⑹加热不均匀。4.钎缝开裂 产生原因： ⑴由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大。 ⑵同种材料钎焊加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致。 ⑶钎料凝固时，零件相互错动。 ⑷钎料结晶温度间隔过大。 ⑸钎缝脆性过大。 5.钎料流失 产生原因： ⑴钎焊温度过高或保温时间过长。 ⑵钎料安置不当以致未起毛细作用。 ⑶局部间隙过大。 6.母材被溶蚀 产生原因： ⑴钎焊温度过高，保温时间过长。 ⑵母材与钎料之间的作用太剧烈。 ⑶钎料量过大。9 检验方法编辑钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检验和破坏性检验。 ⒈外观检查 外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量，如钎料是否填满间隙，钎 缝外露的一端是否形成圆角，圆角是否均匀，表面是否光滑，是否有裂纹、气孔及其它外部 缺陷。 2．表面缺陷检验 表面缺陷检验法包括荧光检验（着色检验）和磁粉检验。它们用于检查外观及检查目 视发现不了的钎缝表面缺陷，如裂纹、气孔等。荧光检验一般用于小型工件的检查，大工件 则用着色检验（工件的局部检查） ，磁粉检验只用于带有磁性的金属。 ⒊内部缺陷检验 主要采用射线检验、超声波检验和致密性检验。 射线检验（按源的种类分为 X 射线和 y 射线）是检验重要工件内部缺陷的常用方法， 它可显示钎缝中的气孔、夹渣、未钎透以及钎缝和母材的开裂。超声波检验所能发现的缺陷 范围与射线检验相同。而钎焊结构的致密性检验常用方法有一般的水压试验、气密试验、气 渗透试验、煤油渗漏试验和质谱试验等方法。其中水压试验用于高压容器，气密试验及气渗 透试验用于低压容器，煤油渗透试验用于不受压容器；质谱试验用于真空密封接头。10 常用钎焊编辑一、碳素钢及低合金钢的钎焊 碳素钢表面的氧化物为 FeO,Fe203 等。低合金结构钢表面除了生成氧化铁以外，还可能生成合金元素的氧化物。除了铬、铝的氧化物影响较大以外，其它氧化物都较易清除。 （一）钎料 碳素钢、低合金钢软钎焊时，可采用各种软钎料，其中以锡铅钎料应用最广泛。使用 HISnYb10 锡铅钎料钎焊的低碳钢接头抗拉强度为 93MPa，抗切强度为 37MPa。当采用 HlSnrbs8-2 钎料时，则分别提高到 113MPa 及 49MPa。当采用铜、铜基钎料及银基钎料进 行硬钎焊时，可获得较高的接头强度。 例如使用 HUL 钎料时，接头抗拉强度为 323MPa，抗切强度为 a o 当使用 BAg40Cuf-nUd 钎料时，则分别提高到 38sMPa 及 203MPa。 （二）钎剂 软钎焊时，钎剂采用氯化锌水溶液或氯化锌、氯化钱水溶液。使用铜基钎料时，采用 硼砂硼酸类钎剂或 Q7301。用银基钎料时，采用 QJ1o1,QJ1o2 等。 二、不锈钢的钎焊 由于不锈钢含有铬、钥、钦等合金元素，所以它的表面氧化物种类也很多，其中铬及 钦的氧化物化学稳定性最好。 必须采用活性很强的钎剂以及保护气体或真空度高的钎焊方法。 （一）钎料 根据钎焊件的使用要求、钎焊接头的性能、钎焊温度等，可选用不同的软钎料及硬钎 料。 （二）钎剂 由于铬会形成稳定的氧化物，因此应该采用活性很强的钎剂。软钎焊时，必须采用氯 化锌盐酸溶液、氯化锌一氯化钱盐酸溶液或磷酸。[4] 硬钎焊时，在用银铜锌、银铜锌锡钎料时可采用 Q7101,QJⅣ2。用铜基钎料钎焊时， 应采用含氟化钙的 QJZOOo11 钎料选用编辑⑴钎料应具有合适的熔化温度范围，至少应比母材的熔化温度低几十度。 ⑵在钎焊温度下，应具有良好的润湿性，以保证充分填满钎缝间隙。 ⑶钎料与母材应有扩散作用，以使其形成牢固的结合。 ⑷钎料应具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中合金元素的损失。 ⑸所获得的钎焊接头应符合产品的技术要求，满足力学性能、物理化学性能、使用性 能方面的要求。 ⑹钎料的经济性要好。应尽量少含或不含稀有金属和贵重金属。还应保证钎焊的生产 率要高。 ⑺钎料应具有加工变形能力，以便于制成各种形状。 二、钎料的分类 ⒈按照钎料的熔化温度范围分 ⑴熔点低于 450℃的钎料称为软钎料如镓基、铋基、铟基、锡基、铅基、锌基等合金。 ⑵熔点高于 450 `C 的钎料称为硬钎料（俗称难熔钎料）如铝基、镁基、铜基、银基、 锰基、金基、镍基、钯基、钦基等合金。 ⒉按照钎料的主要合金元素分钎料按其主要合金元素可分为锡基、铅基、铝基等钎料。 3.按照钎料的制成形状分 钎料按其制成形状可分为丝、棒、片、箔、粉状或特殊形状钎料（例如环形钎料或膏 状钎料等） 。12 安全防护编辑一、浸沾钎焊操作安全与防护 浸沾钎焊分为盐浴钎焊和金属浴钎焊两种。它们是将钎焊件局部或整体浸入熔融的盐 液或熔态钎料中进行加热和钎焊的方法。浸沽钎焊的优点是加热速度快，生产效率高，液态 介质保护焊件不氧化。特别适用于大规模连续性生产。缺点是能源消耗量大，钎焊过程中从 熔盐中挥发出大量有害气体，严重污染环境。因此浸沾钎焊操作的人身安全。 盐浴钎焊时所用的盐类，多含有氯化物、氟化物和氰化物，它秀们在钎焊加热过程中 会严重地挥发出有毒气体。另外在钎料中又含有挥发性金属，如锌、锡、铅、铰等，这些金 属蒸气对人体十害，如铰蒸气甚至有剧毒。在软钎焊时，钎剂中所含的有机溶液蒸退发出来 的气体对人体也十分有害口因此，属蒸气，必须采取有效通风措施进行排除。 另外，在浸沾钎焊过程中，特别重要的是要把浸入盐浴槽中的：焊件必须烘烤十分干 燥，不得在焊件上留有水分，否则当浸入盐浴槽时，瞬间即可产生大量蒸气，使溶液飞溅， 发生剧烈爆炸，造成严：重的火灾和烧伤人体，在向盐浴槽中添加钎剂时，也必须事先把钎 擎剂充分烘干，不仅要求除晶水，否则也会引发爆炸。 二、感应钎焊操作安全与防护感应钎焊是将钎焊件放 靠感应电流加热焊件。 生产实践表明，感应钎焊时电流频率使用范围较宽，一般可在 10-,UVkHz 间选用。商 售高和真空管式高频电源都可用于感应钎焊。 一高频感应加热电源在工作过程中高频电磁场泄漏严重，对其周围环境构成严重电磁 波污染， 主要表现为无线电波干扰和对人员身体健康的危害两个方面， 同时污染的强度又和 高频电源的功率成正圣比，所以在进行感应钎焊时，必须对高频电磁场泄漏采取严护措施， 以降低对环境和人体的污染， 使其达到无害的程度高频电磁场对人体的危害主要是引起中枢 神经系统的机能障碍和交感神经紧张为主的植物神经失调。主要症状是头昏、头痛、全身无 力、疲劳、失眠、健忘、易激动，工作效能低，还有多汗消瘦等症状发生。但是造成上述机 能的障碍，不属于器质性的改变，只要脱离工作现场一段时间，人体即可恢复正生产实践经 验表明， 对高频加热电源最有效的防护是对其泄漏出来的电磁场进行有效地屏蔽。 通常是采 用整体屏蔽，即将高频设备和馈线、感应线圈等都放置在屏蔽室内，操作人员在屏蔽室外进 行操作。 屏蔽室的墙壁一般用铝板、铜板或钢板制成，板厚一般为 1. 2- 1. 5mm。操作时对需 要观察的部位可装活动门或开窗口，一般用 40 目（孔径 0. 450mm）的铜丝屏蔽活动门或 窗口。 对于功率较大的高频设备还可用复合屏蔽的方法增强防护效果。通常是在屏蔽室内将 高频变压器和馈线等高频泄漏源先用金属板或双层金属网进行局部屏蔽， 为了解决高场强的 近区装置的发热问题，屏蔽罩需留有适当的缝隙，以切断感生电流，这当然对高频防护是不利的。 此外，为了高频加热设备工作安全，要求安装专用地线，接地电阻要小于 4n。而在设 备周围，特别是工人操作位置要辅耐压 35kV 绝缘橡胶板。 设备启动操作前，仔细检查冷却水系统，只有当水冷系统工作正常时，才允许通电预 热振荡管。 设备检修一般不允许带电操作，如实在需要带电检修，操作者必须穿绝缘鞋，带绝缘 手套，必须另有专人监护。停电检修时，必须切断总电源开关，并用放电棒将各个电容器组 放电后，才允许进行检修工作。 三、炉中钎焊操作安全与防护 炉中钎焊包括气体保护炉中钎焊和真空炉中钎焊两种。常用的保护气体为氢、氢和氮 气。氨、氮气体不嫩烧，使用时比较安全。氢为易燃易爆气体，使用时要严加注意。防止氢 气爆炸的主要措施有加强通风，除氢炉操作间整体通风外，设备上方要安装局部排风设施， 设备启动前必须先开通风， 定期检查设备和供气管道是否漏气， 若发现漏气必须修复后才能 使用。氢炉启动前，应先向炉内充截气以排除炉内空气，然后通 HZ 排 NZ，绝对禁止直接 通 H：排除护内空气。熄炉时也要先通 N：排 H： ，然后才可停炉。密闭氢炉必须安装防爆 装置，氢炉旁边应常备氮气瓶，当 HZ 气突然中断供气时应立即通氮气保护炉腔和焊件。 此外，HZ 炉操作间内禁止使用明火，电源开关最好用防爆开关，氢炉接地要良好等。 真空炉使用安全可靠，操作时要求炉内保特清洁，真空炉停炉不工作时也要抽真空保护，不 得泄漏大气。 全钎焊完毕时，炉内温度降到 400 `C 以下，才可关闭扩散泵电棘，待扩散泵冷却低于 70 `C 时才可关闭机械泵电源，保证钎焊件知炉腔内部不被氧化。 禁止在真空炉中钎焊含有 Zn,Mg,P,Cd 等易蒸发元素的金属或合金， 以保持炉内清洁不 受污染。 通风和毒物的防护 一、钎焊操作中的通风 1、通常采用的有效防护措施是室内通风。它可将钎焊过程中所产生的有毒烟尘和毒性 物质挥发气体排出室外，有效的保证操作者的健康和安全。 2、通常生产车间通风换气的方式有两种，自然通风和机械通风。在工业生产厂房中， 要求采用机械通风排除有害物质。机械通风又可分为全面排风和局部排风两种。 3、当钎焊过程中产生大量有毒害物质，难于用局部排风排出室外时，可采用全面排风 的办法加以补充排除， 一般情况下， 是在车间两侧安装较长的均匀排风管道， 用风机作动力， 全面排除室内的含有毒物的空气， 或者在屋顶上分散安装带有风帽的轴流式风机进行全面排 风。但是全面排风效率较低，不经济，实用中应尽量采用局部排风。局部排风是排风系统中 经济有效的排风方法。 通常在有害物的发生源处设置排风罩， 将钎焊时产生的有害物加以控 制和排除，不使其任意扩散，因而排风效率最高。因此，凡是在生产中产生有害物的设备或 工艺过程均应尽量就地设计安装局部排风罩， 并应连成系统加以排除。 排风罩应根据工艺生 产设备的具体情况、结构及其使用条件，并考虑所产生有害物的特性进行设计。几个相同类 型的排风罩可连成一个系统， 以通风机为动力进行排除。 当遇到各种排风罩所排除的有害气体不同时， 则要考虑各有害气体混合后不致发生爆炸或燃烧， 或生成毒性更大的物质时方可 合并排除，否则应分别设置排风系统。此外，对具有腐蚀性气体和剧毒气体的排除，应单独 设置排风系统，排入大气之前要进行预处理，达到国家规定有害物排放标准后方可排放。 二、钎焊操作中的对毒物的防护 1、当钎焊金属和钎料中含有毒性金属成分时，要严格采取防护措施，以免操作者发生 中毒，这些金属包括 Be、Cd、Pd、Zn 等。 2、Be 在原子能、宇航和电子工业中应用价值很高，但它毒性大，钎焊时要特别重视 安全防护措施。Be 主要通过呼吸道和有损伤的皮肤吸入人体，从体内排出速度缓慢，短期 大量吸入会引起急性中毒，吸入 BeO 等难溶性化合物可引起慢性中毒铍病，数年后发病， 主要表现为呼吸道病变。 铍和氧化铍钎焊时， 最好在密闭通风设备中进行， 并应有净化装置， 达到规定标准才可排出室外。 3、Cd 通常是为了改善钎焊工艺性在钎料中加入的元素，加热时易挥发，可从呼吸道 和消化道吸入人体，积蓄在肾、肝内，多经胆汁随粪便排出，短期吸入大量 Cd 烟尘或蒸气 会引起急性中毒，长期低浓度接触 Cd 烟尘蒸气，会引起肺气肿，肾损伤、嗅觉障碍症和骨 质软化症等。 4 、Pb 是软钎料中的主要成分，加热至 400～500℃时即可产生大量 Pb 蒸气，在空 气中迅速生成氧化铅，Pb 及其化合物有相似的毒性，钎焊时主要是以烟尘蒸气形式经呼吸 道进入人体，也可通过皮肤伤口吸收。 5、Pb 蒸气中毒通常为慢性中毒，主要表现为神经衰弱综合症，消化系统疾病、贫血、 周 围神 经炎， 肾肝 等脏器 损伤 等。中 国现行 规定 车间 空气中 最高容 许浓 度， 铅烟为 0．03mg/m3，铅尘为 0．05mg/m3。 6、Zn 及其化合物 ZnCl2 在钎焊时，Zn 和 ZnCl2 会挥发生成锌烟，人体吸入可引起金 属烟雾热（metal fume fever） ，症状为战栗、发烧、全身出汗、恶心头痛、四肢虚弱等。接 触 ZnCl2 烟雾会引起肺损伤， 接触 ZnCl2 溶液会引起皮肤溃疡。 因此， 防止烟雾接触人体， 必须应用个人防护设备和良好的通风环境，当皮肤触到 ZnCl2 溶液时要用大量清水冲洗接 触部位。 7、在使用含有氟化物的钎剂时，必须在有通风的条件下进行钎焊，或者使用个人防护 装备。当用含氟化物钎剂进行浸沾钎焊时，排风系统必须保证环境浓度在规定范围内，现行 国家规定最大允许浓度为 1mg/m3。 8、氟化物对人体的危害主要表现为骨骼疼痛、骨质疏松或变形，严重者会发生自发性 骨折。对皮肤的损伤是发痒、疼痛和湿疹等。 9、在钎焊前清洗金属零件时，采用清洗剂，其中包括有机溶剂、酸类和碱类等化学物 品，在清洗过程中会挥发出有毒的蒸气，要求通风良好，达到国家规定要求，保证操作者的 安全。[5]13 发展状况编辑由于焊接的热输入是可选择的，所以为激光束钎焊在电子行业的封装陶瓷玻璃外壳应 用开辟了新的途径。在氧化铝基体材料上、在 D263 窗玻璃（硼硅酸玻璃）平块窗玻璃上和 两块平块窗玻璃上用膨胀系数相当的玻璃钎料进行的钎焊试验表明， 钎焊接头没有任何裂缝，气孔率低，密封性好，不漏氦气。 电弧螺栓钎焊（ASB）已经达到适合作为制造业连接技术的阶段。例如：现已应用于 连接高碳钢的钢板和螺栓，在普通焊接中，零件会变得更硬且脆，甚至对于直径为 16mm 的螺栓，熔深实际为零。而 ASB 则大大减少了氢致裂缝，由于金属间相的存在，提高了硬 度，因此能够在非合金钢和合金 Cr－Ni 钢之间进行螺栓连接。 最初的试验表明，甚至能将 Cr－Ni 螺栓与铝板钎焊到一起。使用与螺栓焊相同的设备 技术也可进行电弧螺栓钎焊，特别是短时间抬起起弧的方案极其适合。在电弧螺栓钎焊中， 不象螺栓焊那样电弧在被连接的零件之间产生通常的熔池。 下面的实例表明了 ASB 应用的可能性。 例如：对于 0.8l%的 9ISZV 的铁轨材料，用箔钎料进行 ASB 焊接达到了很好的效果， 在拉伸和折弯试验中，试件被损坏，螺栓未受影响，而且可以被折弯到 90o；另一项是在建 筑监管部门使用的电弧螺栓钎焊也获得了良好的结果。 使用 ASB 技术， 甚至可以将 φ16mm 的“黑色”螺栓钎焊到“白色”的钢板上 （Cr－Ni， 厚度为 2.5mm） 。 当板材厚度达到 1.5mm 时， ASB 接头的强度要低于螺栓的焊缝，但高于普通火焰钎焊的接头。当板厚&1.5mm 时，在 同样的材料之间，ASB 接头的强度与螺栓焊的接头相同。对这两种焊接进行比较，电弧螺 栓钎焊所需的热量输入大大降低，大大减少了熔深，并且强度高，甚至对于对硬度增加敏感 的钢材也是如此。 随着镁作为制造材料的增加，钎焊技术也得到相应的发展，AZ91A 和 AZ31 是作为基 体材料的。根据漫流实验的测试结果，Mg-Zn 合金可以用来作为钎焊钎料，不同的纯金属 箔用来作为点钎焊试验的消耗材料。研究表明， 用 Mg-Zn 钎焊焊料可以连接钎焊 AZ91A 材 料。对于点钎焊来说，铝箔是最适合的消耗材料。 为了进行氧化铝和金属的钎焊，还开发了钯基高温钎焊合金。它除了高熔化温度 （1555℃） 和抗氧化特性外， 钯可以与许多元素形成晶体， 这就有可能根据需要开发钎料， 铬、钒、钛和钇可作为合金元素加入。在钎焊氧化铝（Al300 含有 97.6%的 Al2O3，并把 CaO 和 SiO2 作为冶金粉末加入；Al997 含有 99.7%的 Al2O3）的过程中，对钯钎焊合金的 浸润特性和钎接特性进行了实验研究。为此，不仅使用 Pd-6Cr、Pd-10Cr 和 Pd-6V 钎焊合 金制作金属箔，而且也使用纯的钯、钛、钇、钒和铬元素钎焊合金制作金属箔。 由于氧化的问题，不可能清楚地认识合金金属箔的浸润特性。似乎 Al 997 可以浸润， 而 AI 300 不能。与此形成鲜明对照的是，在现场用 Al 300 制作的合金却表现出良好的浸 润特性，所有的钎焊合金在室温下都能获得较高的连接强度。用 Pd－6Cr 焊制的接头其强 度可以耐 1000℃的高温。14 发展历程编辑钎焊是人类最早使用的材料连接方法之一，在人类尚未开始使用铁器时，就已经发明 用钎焊来链接金属。在埃及出土的古文物中，就有用银铜钎料钎焊的管子，用金钎料连接的 护符盒，据考证分别是 5000 年前和近 4000 年前的物品。公元 79 年被火山爆发埋没的庞 贝城的废墟中，残存着由钎焊连接的家用钎制水管的遗迹，使用的钎料具有 Sn ：Pb=1:2 的成分比，类似现代使用的钎料成分。中国在公元前 5 世纪的战国初期也已经使用锡铅合 金钎料， 在秦始皇兵马俑青铜器马车中也大量采用了钎焊技术。 中国最