1 、、概述

目前，，用于外科植入物和矫形器械的医用金属资料重要形成了不锈钢、、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、、耐侵蚀以及良好的生物相容性和加工成形性被越来越多地利用于医疗领域，，其中钛合金棒丝材重要用于加工制作植入人体的职能结构资料，，如长尾椎弓根螺钉、、定向椎弓根螺钉、、股骨逆行髓内钉及衔接棒等。由于产品设计及加工前提等成分影响，，部门钛合金棒丝材理论会保留到最终产品，，所以医用钛合金棒丝材对理论质量要求很高。而棒丝材理论缺点中，，轻微裂纹的：ψ畲。本文拔取目前常用规格的医用钛合金棒丝材，，选取目前工业上已经利用的目视、、超声等无损检测步骤发展了尝试。

2 、、尝试

2.1 尝试资料

尝试选择目前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，，棒丝材长度领域为 2000~3000mm。

2.2 尝试流程

2.3 尝试设备

本次尝试选取的检测设备有：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 型着色渗入探伤剂及自乳化/后乳化荧光渗入检测系统。

3、、 尝试了局与分析

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，，而其余棒材均发现分歧水平裂纹，，对裂纹地位进行象征和纪录，，如图 1 和图 2 所示。

3.2 超声/涡流检测

3.2.1 超声横波检验

对 φ13.5mm、、φ14.5mm、、φ16.5mm 棒材进行超声横波检验，，选取 CTS-22 超声波探伤仪及水浸聚焦探头，，人为槽伤尺寸为 15×0.1×0.1mm （长×宽×深）。探伤了局如下：

φ13.5mm 的 1# 棒材有不超标的单显信号（-6dB），，2# 未发现缺点信号；φ14.5mm 的 1# 棒材有不超标的单显信号（-3dB），，2# 未发现缺点信号；φ16.5mm 的 1#、、3#、、4# 棒材未发现缺点信号，，2# 有超标缺点信号（+2dB），，且该棒材其余部门还存在不超标的单显信号（-3~-1dB）。

3.2.2 涡流检验

对 φ5.1mm、、φ5.2mm 和 φ6.0mm 棒丝材进行涡流探伤，，选取 EEC-22+涡流探伤仪及穿过式涡流探头，，活络度用 φ5.5mm 尺度人为伤（15×0.1×0.1mm）（长×宽×深）设置，，选取分歧的频率和增益参数，，对棒、、丝材进行涡流探伤，，了局 9 支棒丝材均没有显著的缺点信号，，不能有效检出棒丝材理论裂纹缺点。

3.3 X 射线检测

对 φ5.2mm 的 2#、、3# 丝材和 φ5.5mm 尺度棒，，进行了X 射线检测，，了局只有尺度棒的人为伤在底片上可见，，其中 15×0.2×0.2mm（长×宽×深）的人为伤清澈可见，，5×0.1× 0.1mm 的人为伤隐隐可见，，而 φ5.2mm 的 2#、、3# 棒材裂纹均未被发现。

3.4 着色检测

对 10 支棒丝材进行着色渗入查抄，，了局 3 支 φ2.4mm丝材、、φ5.2mm1# 和 φ14.5 mm2# 均未有裂纹显示出来，，而其余棒丝材则发现有分歧水平的显示，，了局如图 3 所示。

φ16.5mm2# 棒材裂纹显示最为显著，，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，，但着色后并未显著显示，，故对其进行白化处置后再次着色，，显像 30 分钟后，，看到 2# 和 3# 丝材有裂纹显露出来，，但是色彩很浅，，而 1# 仍未显示出裂纹缺点，，了局如图 4 所示。

3.5 荧光检测

凭据 HB/Z61-1998 尺度，，选取 3 级活络度进行荧光渗入检测，，除 φ2.4 的 1~3#、、φ5.2 的 1~2# 及 φ16.5 的 4# 未发现裂纹外，，其他棒丝材都发现了裂纹类缺点显示。

3.6 了局验证及分析

为了对比各类检测步骤对钛合金棒材理论裂纹的检验成效，，凭据纪录，，对每种检验步骤检测出的裂纹地位及以为合格的地位，，进行横截面显微金相观察。了局发现：

目视检测可能检出大部额理论开口较宽的裂纹，，对于理论开口宽度很小的轻微裂纹缺点容易漏检，，借助放大镜进行观察能得到肯定水平的改善。

超声横波检测时，，检测活络度越高，，杂波也会越高，，当量小于人为槽伤（15×0.1×0.1mm）的缺点，，其回波幅度低，，不容易和杂波或者理论划痕回波分辨隔，，能够有效检出当量大于最小人为伤（15×0.1×0.1mm）的棒材近理论裂纹缺点。

射线检验比力容易发现拥有肯定体积的缺点，，不适合用于面积性裂纹类缺点的检测；涡流检测了局受棒丝材理论情况和缺点特点等影响，，尤其对缺点深度敏感，，若缺点深度很浅则不易和划痕分辨隔。

着色检测能够检出毛细作用显著（本尝试中深宽比大于 1.5）的开口裂纹缺点，，棒材白化（弱酸洗）后进行着色，，缺点显示变得显著，，检出率有所提高。

荧光检验相比于着色及上述其他检测步骤对于理论开口微裂纹活络度高，，轻微裂纹缺点显示更直观也更凸起，，可能检出的微裂纹尺寸也更小，，理论微裂纹的检出率也更高。

对荧光检测的了局进行横截面金相分析，，并不是荧光检测标识出的所有地位都有裂纹的存在，，而在某些荧光检测未标识缺点的地位却发现了裂纹，，如图 5、、6 所示。

对于荧光检测漏检、、误检的原因，，经分析以为，，是由于医用棒丝材其曲率半径小而曲率大，，长径比很大的外形特点及其不大于 0.8μm 理论粗糙度对荧光检测造成了影响，，如图 7 所示。具体说来，，对荧光渗入液的渗入和洗濯过程甚至暗室检测都提出了考验。譬如荧光渗入检测过程中钛棒钛合金丝材之间的隔离和支持都有可能对检测了局造成影响，，如图 7 中所示荧光检测漏检的 φ14.5mm2# 棒材理论裂纹只有10mm 长，，以为可能是由于棒丝材相互挤压挨碰在一路而使渗入液未能充分渗入而导致漏检。医用棒丝材又细又长的圆柱体几何特点，，给荧光渗入液的洗濯造成了麻烦，，很容易出现棒丝材某一部位洗濯水平刚好的同时其他部位洗濯不充分或者过度的情况。洗濯不充分，，则棒材理论的某些划伤，，可能会残留荧光渗入液并在后续显像中显示为线状缺点，，如 φ5.1 mm 丝材的 3# 及 φ6.0 mm 棒材的1# 和 2#，，经解剖，，在荧光检测标出的裂纹地位只发现划伤并未发现裂纹；如图 5 中所示的 φ16.5mm3# 棒材理论裂纹，，由于深宽比很小，，容易过洗濯，，荧光检测则漏检了。暗室观察这种细且长的棒丝材也有肯定的难题，，譬如图 6 中φ16.5mm3# 棒材在荧光检测时，，暗室起初观察有裂纹类缺点显示，，但后来又被排除，，判定为划痕。

4、、 实现语

本次尝试，，对于医用钛合金棒丝材，，目视检测可能检出大部额理论开口较宽的裂纹缺点，，只是对于理论开口宽度很小轻微裂纹缺点容易漏检，，借助放大镜进行观察可能得到肯定水平的改善；超声横波能够检出缺点当量不小于最小人为伤（15×0.1×0.1mm）的棒材近理论裂纹缺点；射线检验容易发现拥有肯定体积的缺点，，对于面积性的裂纹缺点不易检出；着色检测能够检出毛细作用显著（本尝试中深宽比大于 1.5）的开口裂纹缺点，，棒材白化（弱酸洗）后进行着色，，缺点显示变得显著，，检出率有所提高；荧光检测相比于着色和其他上述检测步骤对理论开口轻微裂纹的检测成效要好，，轻微裂纹缺点显示更直观也更凸起，，可能检出的微裂纹几何尺寸也更小，，理论微裂纹的检出率也更高。但医用棒丝材的状态特点和理论特点，，对荧光渗入液的渗入和洗濯过程甚至暗室检测都提出了考验，，导致荧光渗入检测也会出现漏检和误判景象。综而言之，，目视、、超声横波、、涡流、、射线、、着色及荧光检测各有其利益和局限，，相对而言，，荧光渗入检测对医用钛合金棒丝材理论开口理论轻微裂纹的检测成效较其它步骤更好，，但因棒丝材状态和理论特点影响，，也会出现漏检和误判景象。当然，，本次尝试选用钛合金棒丝材数量有限，，同时受检测设备和人员水平等成分影响，，尝试了局可能并不拥有代表性。仅在肯定水平上，，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，，但愿有新的无损检测步骤或者设备可能被推出和利用，，解决医用钛合金棒丝材理论裂纹类缺点工业化无损检测的难题。

参考文件：

[1]于振涛，，余森，，张明华，，等.外科植入物用新型医用钛合金资料设计开发与利用近况及进展[J].中国资料进展，，2010（12）.

[2]国度技术监督局.GB/T13810.外科植入物用钛及钛合金加工材[S].

[3]付直.小规格钛棒的超声无损检测工艺钻研[C].冶金及资料分析测试学术汇报会，，2010.

[4]兰贤辉，，彭；，，范志山，，等.钛合金小棒材超声波检测缺点漏检原因[J].无损检测，，2015，，37（1）.

[5]王建国，，刘京州.钛合金棒材超声波水浸分区探伤系统近理论探头及其水距的选择[C].陕西省无损检测年会，，2012.

[6]李小娟，，王黎，，高晓蓉，，等.超声无损检测成像技术[J].现代电子技术，，2010（21）.

[7]夏纪真.中国无损检测技术的近况与发展趋向[C].第二届中国（北京）国际无损检测利用设备展览会，，2013.