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    绿色激光灯探测金属是否有隐藏的损坏
    2021年05月08日    阅读量:315    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    想象一下,能够检查飞机,轮船或桥梁的结构完整性,而无需拆除飞机或去除任何材料进行测试,而这可能会进一步损害结构。这是化学家正在开发的一种基于激光的新技术的希望,该技术可以揭示金属中的隐藏损伤。


    研究人员今天将在美国化学学会(ACS)第253届全国会议暨博览会上介绍他们的工作中国建材网cnprofit.com


    James E. Patterson博士说:“金属经常遭受机械应力或疲劳,这会在结构上削弱它们,但不能仅仅通过观察就能看出。”


    一个真实的例子是美国空军的一架飞机,它在飞行中被无意中颠倒了,这并不是设计目的。帕特森说,这种机动超出了飞机的压力承受能力的规格,但是没有办法知道这种倒转是否真的损坏了零部件,足以使飞机在以后的飞行中坠毁。因此,整个价值数百万美元的飞机都必须报废。


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    杨百翰大学的帕特森说:“那就是无损检测的来源。” 他指出,众所周知,无损检测已经是一个十亿美元的产业。


    目前用于检查材料而又不损害材料的技术包括X射线成像,该技术可以检测金属中的细微裂纹。但是该方法昂贵,需要屏蔽X射线,并且难以适应于现场使用。


    他说,其他无损检测技术产生的结果也模棱两可,需要训练有素的技术人员。


    相反,他的团队依靠的是称为二次谐波产生(SHG)的光谱方法,该方法可以改变光的波长。


    Patterson的一位研究生Shawn Averett意识到,该技术可用于寻找金属内部损坏的迹象。Averett和本科生Scott D. Smith和Alex Farnsworth正在与Patterson合作进行该项目。


    他们首先将绿色激光照射到金属样品上。通过SHG,金属将一些入射光转换为紫外线,然后与剩余的绿光一起从金属反射回来。“转换量取决于金属的特性,如果这些特性已因某种形式的应力而改变,我们可以在转换后的光中检测到它,” Patterson解释说。


    迄今为止的测试表明,该技术可以区分仍完好无损的金属零件和不可逆转损坏且需要更换的金属零件。研究人员说,他们的方法比现有的无损检测技术更为灵敏,因此可以提前发出危??险警告。


    通过进一步改进,该方法可能会在航空航天工业中得到应用,在这种情况下,经过一定的使用量后应定期更换飞机零件,以免发生灾难性故障,Patterson说。


    更换时间表基于几个相同组件的平均性能,而不是单个组件的实际状况。SHG方法可用于检查特定组件是否确实磨损或仍具有使用寿命,从而节省了时间,金钱和材料。


    帕特森(Patterson)的团队也正在与美国海军一起探索应用。海军舰船中使用的铝/镁合金可能会遭受不可见的腐蚀,并带来严重的后果。他说:“有故事说有人走在金属甲板上,走错了地方,一大块掉到了下面的甲板上。” 


    “裂缝也形成在墙壁上。一旦形成可见的裂缝,通常为时已晚,无法扭转破坏。”


    研究人员希望将他们的技术发展到便携式系统中,该系统可以指示被扫描物体是否处于良好状态。


    帕特森说:“原则上,您可以拿着一根魔杖和一些光纤来绕过船舶的大片区域,以寻找隐藏的损坏。” 可以用该技术评估的其他潜在结构包括输油管道,建筑构件和桥梁。


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