毛燕斌

（江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院，江西 南昌 330029）

在將不同金屬相互結合過程中，一旦出現(xiàn)兩個接點溫度不同情況時，就會在閉合回路中出現(xiàn)電位差，而這一情況也被稱作為塞貝克效應（Seebeck effect）或熱電效應。塞貝克電勢大小與接觸面積之間并為出現(xiàn)相關性，導致出現(xiàn)塞貝克效應的主要因素在于溫度與材料。而溫差電測量技術作為檢測金屬材料無損情況主要技術之一，只有針對其展開研究，才可以得出最后檢測效果。

1 溫差電測量設備搭建方式

本文搭建一種可以有效檢測出金屬材料塞貝克系數的設備，通過使用該設備可以快速且有效檢測出材料具體塞貝克系數，同時通過使用該設備測量時，可以有效檢測出金屬材料塞貝克系數變化，并且也可以有效通過驗證熱電方式對金屬材料、合金材料完成分選、質量檢測、材料早期疲勞損傷診斷等，以此來為金屬材料無損檢測起到幫助，并從根本上確保檢測參數準確性，從而實現(xiàn)樣品檢測。

1.1 運行原理

溫差電測量設備在打開后，探筆內電阻絲在通電后，會隨著通電時間延續(xù)促使溫度不斷增加，而測試主機內數據采集單元主要是通過冷熱探筆探頭內熱電偶檢測出兩端溫度。當冷熱探頭與測試樣品接觸之后，測試樣品表面溫度會與冷熱探頭溫度達到相同系數，這時就可以充分計算出測試樣品表面接觸位置溫差參數。此外，當冷熱探頭內部熱電偶正極線檢測出兩端接觸出現(xiàn)電勢差時，就可以得出測試樣品塞貝克系數。

1.2 設備結構

溫差電測量設備主要是由主機與冷熱探筆組合而成，在測試過程中可以將冷熱探筆直接與測試樣品表面接觸，待接觸后就可以顯示出測試樣品塞貝克系數。而為了可以精準測量出不同金屬材料塞貝克系數，溫差電測量設備8數據采集部分則選用24位數據采集芯片，在測量過程中可以精確捕捉到微伏級別，同時該設備也具備8路差分采集通道，在檢測過程中可以充分滿足設備對塞貝克系數采集需求，同時也可以從根本上保障塞貝克系數采集準確性與有效性[1]。

2 溫差電測量技術在金屬材料無損檢測中應用

2.1 導電材料溫差電選擇

所謂分選主要是將標準件與被檢件相互對比，所以，當試件需要展開分選時，就可以提前準備樣品以免出現(xiàn)相混情況各不相同。在分選過程中方法較多，如：渦流、溫差電等多種檢測方法，其中渦流檢測法無法輕易對材料展開準確鑒別，例如：在退火鋼這種材料中含有一定量份的碳與硅。但準確量份一定會有所不同，通過渦流檢測法能夠輕易檢測出碳實際量份，但卻無法檢測出硅實際量份，但通過溫差電檢測法就可以輕易檢測出來。又如：在針對鋼材料中碳量份完全相同，與非合金碳鋼展開分選過程中，或是針對不脫氧鋼材料與鎮(zhèn)靜鋼展開合金檢測過程中，都是溫差電檢測法更加適合，檢測效果更加準確。

2.2 金屬材料質量檢測

當鋼與合金這兩種材料中相含量因為溫度過熱發(fā)展轉變，或其中組織內相溫差電發(fā)生顯著轉變時，就需要通過溫差電檢測法對其展開全面測量，從而確保材料整體質量，詳情如以下表1所示：

表1 金屬材料質量參數

由于輕合金這種非時效材料中溫差電明顯發(fā)生較大轉變，所以當噴氣飛機經過高溫度區(qū)域時就能夠被輕易檢測到。但一定要主義，如果金屬材料中化合物配比與相關標準不符，就會導致溫差電出現(xiàn)大幅度偏差，這對于超導材料而言較為普遍。但如果半導體中成分完全相同，就可以利用溫差電壓展開接觸，從而明確半導體屬于空穴還是電子等類型。

2.3 疲勞損傷溫差電檢測

塞貝克系數可以表現(xiàn)出材料不同金屬材料在不同疲勞時期狀態(tài)，因此，結合塞貝克系數變化規(guī)律與形式，可以準確預測出材料早期疲勞損害情況，為預防金屬材料出現(xiàn)中期或晚期疲勞損害起到諸多幫助作用。

3 檢測結果對比分析

在針對不同金屬材料塞貝克系數檢測結果對比后可以發(fā)現(xiàn)，普通金屬塞貝克系數較小，同時二者之間差異較小，在測量過程中難度較高，例如：銅、鋁等。但溫差電測量技術可以精準測量出部分塞貝克系數較高的金屬材料，例如：鎳、康銅、鎳烙合金、鎳硅合金、碲化鉍等。具體情況如表2所示：

表2 不同金屬材料塞貝克系數檢測結果

由此可以得知，溫差電測量技術在應用過程中，可以實現(xiàn)對部分合金金屬材料分選，即為鎳基合金，同時對于半導體材料塞貝克系數測量結果，可以有效判斷其導電類型。此外，在針對不同鋁合金板進行對比測量時，其中一塊鋁合金板屬于正常，而另一塊鋁合金板中則出現(xiàn)疲勞裂紋，通過運用溫差電測量技術對這兩塊鋁合金板進行測量后，發(fā)現(xiàn)正常鋁合金板與疲勞裂紋鋁合金板塞貝克系數之間并未出現(xiàn)較大差異，這時測量過程難度就會不斷增加[2]。

4 結語

綜上所述，因多數金屬材料塞貝克系數較小，在針對其無損情況進行檢測時，就應運用高于微伏級別精度設備與技術，同時也表示其對于信號采集設備要求較高。在針對金屬材料表面溫差進行測量過程中，因測量溫差會導致最終測量塞貝克系數結果出現(xiàn)不準確情況。但在對塞貝克系數較大（高于10uV/K）金屬與其合金進行測量時，通過塞貝克系數測試方式可以有效實現(xiàn)準確測量，同時也可以有效實現(xiàn)判斷材料準類，最終實現(xiàn)對材料分選。此外，對于一般半導體材料而言，該方式可以有效檢測出其賽貝殼參數值，并分辨出其導電類型。