1、 概述

现在，，，，，，，用于外科植入物和矫形器械的医用金属质料主要形成了不锈钢、钴基合金和钛合金3 大系列[1]，，，，，，，而钛合金由于比重小、比强度高、弹性模量低、耐侵蚀以及优良的生物相容性和加工成形性被越来越多地应用于医疗领域，，，，，，，其中钛合金棒丝材主要用于加工制造植入人体的功效结构质料，，，，，，，如长尾椎弓根螺钉、定向椎弓根螺钉、股骨逆行髓内钉及毗连棒等。。。。。。由于产品设计及加工条件等因素影响，，，，，，，部分钛合金棒丝材外貌会保存到最终产品，，，，，，，以是医用钛合金棒丝材对外貌质量要求很高。。。。。。而棒丝材外貌缺陷中，，，，，，，细微裂纹的危害最大。。。。。。本文选取现在常用规格的医用钛合金棒丝材，，，，，，，接纳现在工业上已经应用的目视、超声等无损检测要领开展了实验。。。。。。

2、实验

2.1 实验质料

实验选择现在常用的医用钛合金棒丝材共20支，，，，，，，其中φ2.4mm 丝材3 支、φ5.1mm 丝材3 支、φ5.2mm 丝材3 支、φ6.0mm棒材3支、φ13.5mm棒材2支、φ14.5mm棒材2支 及φ16.5mm棒材4支，，，，，，，棒丝材长度规模为2000~3000mm。。。。。。

2.2 实验流程

2.3 实验装备

本次实验接纳的检测装备有：手持放大镜、体式放大镜、蔡司光学显微镜、CTS-22 型超声探伤仪、EEC 涡流探伤仪、X 射线探伤机、DPT-5 型着色渗透探伤剂及自乳化/后乳化荧光渗透检测系统。。。。。。

3 实验效果与剖析

3.1 目视检测

目视检测中3 支φ2.4mm 丝材、2 支φ5.2mm 丝材、1支φ6.0mm棒材、1支φ13.5mm 棒材、1 支φ14.5mm 棒材、2支φ16.5mm 棒材未检出裂纹，，，，，，，而其余棒材均发明差别程 度裂纹，，，，，，，对裂纹位置举行标记和纪录，，，，，，，如图1和图2所示。。。。。。

3.2 超声/涡流检测

3.2.1 超声横波磨练

对φ13.5mm、φ14.5mm、φ16.5mm 棒材举行超声横波磨练，，，，，，，接纳CTS-22超声波探伤仪及水浸聚焦探头，，，，，，，人工槽伤尺寸为15×0.1×0.1mm（长×宽×深）。。。。。。探伤效果如下：

φ13.5mm 的1# 棒材有不超标的单显信号（-6dB），，，，，，，2# 未发明缺陷信号；；；；；；；；φ14.5mm 的1# 棒材有不超标的单显信号（-3dB），，，，，，，2# 未发明缺陷信号；；；；；；；；φ16.5mm 的1#、3#、4# 棒材未发明缺陷信号，，，，，，，2# 有超标缺陷信号（+2dB），，，，，，，且该棒材其余部分还保存不超标的单显信号（-3~-1dB）。。。。。。

3.2.2涡流磨练

对φ5.1mm、φ5.2mm 和φ6.0mm 棒丝材举行涡流探伤，，，，，，，接纳EEC-22+涡流探伤仪及穿过式涡流探头，，，，，，，迅速度用φ5.5mm标准人工伤（15×0.1×0.1mm）（长× 宽× 深）设置，，，，，，，接纳差别的频率和增益参数，，，，，，，对棒、丝材举行涡流探伤，，，，，，，效果9 支棒丝材均没有显着的缺陷信号，，，，，，，不可有用检出棒丝材外貌裂纹缺陷。。。。。。

3.3 X射线检测

对φ5.2mm的2#、3#丝材和φ5.5mm标准棒，，，，，，，举行了X射线检测，，，，，，，效果只有标准棒的人工伤在底片上可见，，，，，，，其中15×0.2×0.2mm（长×宽×深）的人工伤清晰可见，，，，，，，15×0.1× 0.1mm的人工伤隐约可见，，，，，，，而φ5.2mm的2#、3#棒材裂纹均未被发明。。。。。。

3.4着色检测

对10支棒丝材举行着色渗透检查，，，，，，，效果3支φ2.4mm丝材、φ5.2mm1#和φ14.5 mm2# 均未有裂纹显示出来，，，，，，，而其余棒丝材则发明有差别水平的显示，，，，，，，效果如图3 所示。。。。。。 φ16.5mm2#棒材裂纹显示最为显着，，，，，，，而φ5.2mm 的2# 和3#丝材裂纹显示太浅，，，，，，，无法辨识。。。。。。

因3 支φ5.2 mm 丝材中2 支有肉眼可见的裂纹，，，，，，，但着色后并未显着显示，，，，，，，故对其举行白化处置惩罚后再次着色，，，，，，，显像30分钟后，，，，，，，看到2# 和3# 丝材有裂纹展现出来，，，，，，，可是颜色很浅，，，，，，，而1#仍未显示出裂纹缺陷，，，，，，，效果如图4所示。。。。。。

3.5 荧光检测

依据HB/Z61-1998标准，，，，，，，接纳3级迅速度举行荧光渗透检测，，，，，，，除φ2.4 的1~3#、φ5.2 的1~2# 及φ16.5 的4# 未发明裂纹外，，，，，，，其他棒丝材都发明了裂纹类缺陷显示。。。。。。

3.6 效果验证及剖析

为了比照种种检测要领对钛合金棒材外貌裂纹的磨练效果，，，，，，，凭证纪录，，，，，，，对每种磨练要领检测出的裂纹位置及以为及格的位置，，，，，，，举行横截面显微金相视察。。。。。。效果发明：目视检测能够检出大部分外貌启齿较宽的裂纹，，，，，，，关于外貌启齿宽度很小的细微裂纹缺陷容易漏检，，，，，，，借助放大镜举行视察能获得一定水平的改善。。。。。。

超声横波检测时，，，，，，，检测迅速度越高，，，，，，，杂波也会越高，，，，，，，当量小于人工槽伤（15×0.1×0.1mm）的缺陷，，，，，，，其回波幅度低，，，，，，，禁止易和杂波或者外貌划痕回波区脱离，，，，，，，可以有用检出当 量大于最小人工伤（15×0.1×0.1mm）的棒材近外貌裂纹缺陷。。。。。。

射线磨练较量容易发明具有一定体积的缺陷，，，，，，，不适适用于面积性裂纹类缺陷的检测；；；；；；；；涡流检测效果受棒丝材外貌状态和缺陷特征等影响，，，，，，，尤其对缺陷深度敏感，，，，，，，若缺陷深度很浅则不易和划痕区脱离。。。。。。

着色检测可以检出毛细作用显着（本实验中深宽比大于1.5）的启齿裂纹缺陷，，，，，，，棒材白化（弱酸洗）后举行着色，，，，，，，缺陷显示变得显着，，，，，，，检出率有所提高。。。。。。

荧光磨练相比于着色及上述其他检测要领关于外貌启齿微裂纹迅速度高，，，，，，，细微裂纹缺陷显示更直观也更突出，，，，，，，能够检出的微裂纹尺寸也更小，，，，，，，外貌微裂纹的检出率也更高。。。。。。

对荧光检测的效果举行横截面金相剖析，，，，，，，并不是荧光检测标识出的所有位置都有裂纹的保存，，，，，，，而在某些荧光检测未标识缺陷的位置却发明了裂纹，，，，，，，如图5、6所示。。。。。。

关于荧光检测漏检、误检的缘故原由，，，，，，，经剖析以为，，，，，，，是由于医用棒丝材其曲率半径小而曲率大，，，，，，，长径比很大的形状特征及其不大于0.8μm外貌粗糙度对荧光检测造成了影响，，，，，，，如图7 所示。。。。。。详细说来，，，，，，，对荧光渗透液的渗透和洗濯历程以致暗室检测都提出了磨练。。。。。。譬如荧光渗透检测历程中棒丝材之间的隔离和支持都有可能对检测效果造成影响，，，，，，，如图7 中所示荧光检测漏检的φ14.5mm2# 棒材外貌裂纹只有10mm长，，，，，，，以为可能是由于棒丝材相互挤压挨碰在一起而使渗透液未能充分渗透而导致漏检。。。。。。医用棒丝材又细又长的圆柱体几何特征，，，，，，，给荧光渗透液的洗濯造成了贫困，，，，，，，很容易泛起棒丝材某一部位洗濯水平恰恰的同时其他部位洗濯不充分或者太过的情形。。。。。。洗濯不充分，，，，，，，则棒材外貌的某些划伤，，，，，，，可能会残留荧光渗透液并在后续显像中显示为线状缺陷，，，，，，，如φ5.1 mm 丝材的3# 及φ6.0 mm 棒材的1#和2#，，，，，，，经剖解，，，，，，，在荧光检测标出的裂纹位置只发明划伤并未发明裂纹；；；；；；；；如图5 中所示的φ16.5mm3# 棒材外貌裂纹，，，，，，，由于深宽比很小，，，，，，，容易过洗濯，，，，，，，荧光检测则漏检了。。。。。。暗室视察这种细且长的棒丝材也有一定的难题，，，，，，，譬如图6 中φ16.5mm3# 棒材在荧光检测时，，，，，，，暗室早先视察有裂纹类缺陷显示，，，，，，，但厥后又被扫除，，，，，，，判断为划痕。。。。。。

4、竣事语

本次实验，，，，，，，关于医用钛合金棒丝材，，，，，，，目视检测能够检出大部分外貌启齿较宽的裂纹缺陷，，，，，，，只是关于外貌启齿宽度很小细微裂纹缺陷容易漏检，，，，，，，借助放大镜举行视察能够获得一定水平的改善；；；；；；；；超声横波可以检有缺陷当量不小于最小人工伤（15×0.1×0.1mm）的棒材近外貌裂纹缺陷；；；；；；；；射线磨练容易发明具有一定体积的缺陷，，，，，，，关于面积性的裂纹缺陷不易检出；；；；；；；；着色检测可以检出毛细作用显着（本实验中深宽比大于1.5）的启齿裂纹缺陷，，，，，，，棒材白化（弱酸洗）后举行着色，，，，，，，缺陷显示变得显着，，，，，，，检出率有所提高；；；；；；；；荧光检测相比于着色和其他上述检测要领对外貌启齿细微裂纹的检测效果要好，，，，，，，细微裂纹缺陷显示更直观也更突出，，，，，，，能够检出的微裂纹几何尺寸也更小，，，，，，，外貌微裂纹的检出率也更高。。。。。。但医用棒丝材的形状特点和外貌特征，，，，，，，对荧光渗透液的渗透和洗濯历程以致暗室检测都提出了磨练，，，，，，，导致荧光渗透检测也会泛起漏检和误判征象。。。。。。综而言之，，，，，，，目视、超声横波、涡流、射线、着色及荧光检测各有其优点和局限，，，，，，，相对而言，，，，，，，荧光渗透检测对医用钛合金棒丝材外貌启齿外貌细微裂纹的检测效果较其它要领更好，，，，，，，但因棒丝材形状和外貌特征影响，，，，，，，也会泛起漏检和误判征象。。。。。。

虽然，，，，，，，本次实验选用钛合金棒丝材数目有限，，，，，，，同时受检测装备和职员水一律因素影响，，，，，，，实验效果可能并不具有代表性。。。。。。仅在一定水平上，，，，，，，对医用钛合金棒丝材的工业化无损检测提供了参考。。。。。。笔者谨以此文抛砖引玉，，，，，，，希望有新的无损检测要领或者装备能够被推出和应用，，，，，，，解决医用钛合金棒丝材外貌裂纹类缺陷工业化无损检测的难题。。。。。。

参考文献：

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