激光熔化沉積（Laser Melting Deposition，LMD）是一種增材制造工藝，金屬粉末經(jīng)激 光熔化后逐層疊加并冷卻成形，由于制造過程不需要模具，因此有利于簡化結(jié)構(gòu)、提高 可靠性及降低重量。使用該工藝制造的各類鈦合金增材制品已在某些型號飛機(jī)上進(jìn)行小 批量應(yīng)用并逐漸向規(guī)?；l(fā)展。但由于增材制造工藝“逐點(diǎn)化”的制造方式，其組織特 征、內(nèi)部缺陷的類型和分布都與傳統(tǒng)鍛、鑄件有所區(qū)別，現(xiàn)有的無損檢測方法在增材結(jié)構(gòu) 上已不再適用。目前，各無損檢測技術(shù)在增材結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用成為新的熱點(diǎn)，超聲檢測 因其檢測速度快、適用性廣、對人體和環(huán)境無害等優(yōu)勢得到了廣泛的關(guān)注。

由于激光熔化沉積是一個噴射金屬粉末使其熔化、冷卻、沉積的過程，制造過程中的熱 積累是影響成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。激光功率越高，熔池溫度越高；相反地，掃描速度越快，送粉速度越快，熔池溫度梯度越大。 在制造過程中金屬粉末按規(guī)劃好的路徑一道道噴射在基材上。為保證成形質(zhì)量，不同“道” 金屬之間需一定程度重疊 ，用“搭接率”或掃描間距來表征這種狀態(tài)。不同增 材制造設(shè)備之間并沒有同一的最優(yōu)搭接率。為驗(yàn)證熔池溫度的影響并簡化試驗(yàn)流程，選定激 光功率和掃描間距為樣塊加工時的自變量，掃描速度和送粉速度為不變量。掃描時，將基材底板固定，由機(jī)器人帶動激光和同軸送粉頭在三維空間運(yùn)動，掃描路徑 由程序編寫輸入工控機(jī)內(nèi)。開始加工前，將工作臺密封抽真空后注入氬氣形成無氧環(huán)境，加 工中檢測氧含量，以保證樣塊成型質(zhì)量。

常規(guī)超聲檢測及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的相控陣超聲檢測其工作原理是通過對比檢測試 件潛在缺陷反射波波幅與對比試塊預(yù)制缺陷波幅，判斷該潛在缺陷是否為需檢出缺陷；通過 計(jì)算表面回波與潛在缺陷回波時間差，確定該潛在缺陷深度位置，因此檢測試件應(yīng)與對比試 塊有大致相同的聲波衰減幅度（取決于制造工藝）及超聲聲速 ，需對超聲檢測的靈敏度 和聲速進(jìn)行標(biāo)定。超聲波在待測物體中的聲速由介質(zhì)的性質(zhì)（密度和彈性模量）決定，不同 波形的超聲波傳播速度也不相同，其中縱波的聲速 cl 為 ：金屬增材制品的生產(chǎn)工藝變化時，內(nèi)部的組織特征和材料密度就可能發(fā)生變化，導(dǎo)致 力學(xué)性能發(fā)生改變，進(jìn)而影響超聲波在其內(nèi)部傳播時的聲速，影響對缺陷特征深度的測 定。超聲靈敏度則表征被測試件介質(zhì)超聲聲波的衰減程度，超聲檢測通過測量缺陷反射波 的強(qiáng)度判斷缺陷大小，因此靈敏度影響對缺陷大小的測定。

增材制造工藝的特殊性，在材料成型過程中受沉積方向冷卻速率和熱交換梯度的影響， 材料在沉積方向易形成柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，這種組織特征使金屬增材材料表現(xiàn)出力學(xué)性能各項(xiàng)異 性 ，因此將成型方向作為試驗(yàn)樣塊的長（X，掃描方向）寬（Y，搭接方向）高（Z，沉 積方向）。 為了驗(yàn)證激光功率和搭接率的影響，共制備 6 組試驗(yàn)樣塊，對各試塊機(jī)械加工使其各方 向長度相同。

采用數(shù)據(jù)采集儀器內(nèi)部濾波器，保留探頭發(fā)射中心頻率(2.5MHz-8MHz)波段聲波；選擇 反射波的波峰作為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。當(dāng)工藝參數(shù)偏離理想值時，超聲檢測中會產(chǎn)生很多噪音信號 干擾，采用平滑濾波消除干擾，這樣雖然會損失邊緣信息但對波峰的影響較小，不影響采樣。

超聲波在介質(zhì)材料中傳播會發(fā)生衰減，其中主要是吸收和散射 。介質(zhì)對超聲波吸收 程度主要受超聲波的頻率影響。超聲波頻率越高，介質(zhì)對超聲波吸收程度越強(qiáng)，超聲波穿 透能力就越弱。超聲波散射則主要受介質(zhì)材料本身的組織特征和性能影響，材料本身各向 異性、結(jié)構(gòu)不均勻、晶粒粗大或排列不規(guī)則等都會造成超聲波在介質(zhì)中發(fā)生反射、折射和 波形轉(zhuǎn)換，這都造成超聲波能量的衰減。 為研究激光熔化沉積工藝對超聲檢測中靈敏度的影響，將超聲增益設(shè)置為 20db，記錄 各樣塊在 X 方向的一次底面反射波強(qiáng)度相對于上表面回波強(qiáng)度百分比。經(jīng)對比可發(fā)現(xiàn)，激 光功率對超聲檢測中靈敏度影響較大，激光功率和材料超聲靈敏度之間存在一定的線性關(guān) 系。因靈敏度對潛在缺陷的判定影響較大，在超聲檢測對比試塊材料應(yīng)選擇與待檢產(chǎn)品具 有相同激光功率的材料。