Рассматривается актуальная проблема неразрушающей оценки прочностных свойств литых алюмоматричных композитов по данным ультразвукового контроля. Представлены результаты ультразвуковых исследований перспективного литого изотропного композиционного материала на основе алюминиевого сплава А6, упрочненного полыми алюмосиликатными микросферами. С помощью эхо-импульсного метода определены скорости продольных и сдвиговых ультразвуковых волн в образцах, содержащих фракции микросфер размерами 40–80 мкм и 100–200 мкм, со степенью насыщения 5, 10 и 15%. На основе измерений времен распространения ультразвуковых волн рассчитаны значения коэффициента Пуассона. Установлено, что как скорости распространения продольных и сдвиговых волн, так и коэффициент Пуассона уменьшаются прямо пропорционально степени насыщения сплава полыми алюмосиликатными микросферами, при этом углы наклона прямых существенно различаются в зависимости от размера микросфер. Для образцов композита, содержащих микросферы размерами 40–80 мкм, соответствующие углы наклона линейных зависимостей меньше, чем для образцов композита, содержащих микросферы размерами 100–200 мкм. Также получено, что при одинаковой степени насыщения скорости ультразвуковых волн и коэффициент Пуассона в образцах, содержащих микросферы меньшего размера, больше, чем в образцах, содержащих микросферы большего размера. Установлена отрицательная линейная корреляция коэффициента Пуассона и предела прочности для исследованной выборки. Показано, что определяемый с помощью ультразвуковых волн коэффициент Пуассона может использоваться как информативный параметр неразрушающего контроля алюмоматричного композита, упрочненного полыми алюмосиликатными микросферами. Предложены эмпирические формулы для оценки предела прочности композита и степени насыщения полыми микросферами по данным ультразвуковых измерений.
The actual topic of nondestructive evaluation of strength properties of cast aluminum matrix composites using ultrasonic inspection data is considered. The results of ultrasonic investigations of promising cast isotropic composite material based on aluminum alloy АA1060, reinforced with hollow aluminosilicate microspheres, are presented. Using the echo pulse method, the velocities of longitudinal and shear ultrasonic waves were determined in the specimens containing fractions of microspheres with sizes of 40–80 µm and 100–200 µm, with saturation degree of 5, 10 and 15%. Based on measurements of the propagation times of ultrasonic waves, the values of the Poisson's ratio are calculated. It was found that both the propagation velocities of longitudinal and shear waves and the Poisson's ratio decrease in direct proportion to the degree of saturation of the alloy with hollow aluminosilicate microspheres, while the slope angles of straightlines vary significantly depending on the size of the microspheres. For the specimens of composite containing microspheres 40–80 µm, the corresponding slope angles of the linear dependences are smaller than for the specimens containing microspheres 100–200 µm. It was also found that, with the same degree of saturation, the ultrasonic wave velocities and the Poisson's ratio in the specimens containing smaller microspheres are greater than in the specimens containing larger microspheres. A negative linear correlation of the Poisson's ratio and the tensile strength has been established for the studied sampling. It is shown that the Poisson's ratio, determined using ultrasonic waves, can be used as an informative parameter for nondestructive testing of an aluminum-matrix composite reinforced with hollow aluminosilicate microspheres. Empirical formulas are proposed for evaluation the ultimate strength of composite and the degree of saturation with hollow microspheres from the ultrasonic measurements.