《金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法指南》

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金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法指南

1范圍

本文件規(guī)定了定向能量沉積及粉末床熔融增材制造技術(shù)及其制造的鈦合金、鋁合金、高溫合金、鋼

等金屬制件的典型缺陷、無(wú)損檢測(cè)的一般要求、無(wú)損檢測(cè)方法的選擇及實(shí)施要點(diǎn)等。

本文件適用于定向能量沉積及粉末床熔融增材制造技術(shù)制造的鈦合金、鋁合金、高溫合金、鋼等金

屬制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇。本文件適用于成形態(tài)及后處理（表面處理、熱處理、機(jī)械加工等）后金屬

增材制造制件的檢測(cè)，不適用于成形過(guò)程中的在線監(jiān)控。其他金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇可

參照使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T9445無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

GB/T26643無(wú)損檢測(cè)閃光燈激勵(lì)紅外熱像法導(dǎo)則

GB/T26644無(wú)損檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)總則

GB/T29069工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)系統(tǒng)性能測(cè)試方法

GB/T29070無(wú)損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像（CT）檢測(cè)通用要求

GB/T35351增材制造術(shù)語(yǔ)

GB/T36439無(wú)損檢測(cè)航空無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

T/CSTM00269激光選區(qū)熔化制造結(jié)構(gòu)工業(yè)CT尺寸測(cè)量

HB20158磁粉檢測(cè)

HB20159變形金屬超聲檢測(cè)

HB20160X射線照相檢測(cè)

HB20193渦流檢測(cè)

HB30048金屬熔融沉積增材制造制件超聲檢測(cè)方法

HB/Z61滲透檢驗(yàn)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T35351界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

成形態(tài)as-built

采用增材制造工藝成形之后和后處理（表面處理、熱處理、機(jī)械加工等）之前，已移除成形平臺(tái)、

去除支撐和/或去除多余原材料而成形的實(shí)體。

3.2

缺陷defect

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原材料或制件中源于制造工藝不當(dāng)，或與服役條件有關(guān)的連續(xù)性或致密性的缺欠、物理結(jié)構(gòu)或外形

的間斷。尺寸、形狀、取向、位置或性質(zhì)不能滿足指定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致制件被拒收的缺陷可稱為超標(biāo)

缺陷。

3.3

孔隙porosity

在制件中存在的小空隙，使其不完全致密。

3.4

氣孔gaspore

由于原始金屬粉末顆粒中的氣體未完全逸出、或熔池周圍環(huán)境中的惰性氣體卷入而產(chǎn)生的球形孔

隙。

3.5

匙孔keyhole

成形過(guò)程中隨著熔池的快速移動(dòng)，熔池底部?jī)?nèi)壁易發(fā)生塌陷，導(dǎo)致熔池底部氣體在金屬凝固前來(lái)不

及逸出而形成的凹陷，是孔隙的一種。

3.6

未熔合lackoffusion（LOF）

一種由成形工藝參數(shù)控制不當(dāng)形成的孔隙，粉末或絲材原材料沒(méi)有完全熔化或熔合在前一層沉積的

基體上。

3.7

夾雜inclusion

混入粉末或絲材原材料中的外來(lái)金屬或非金屬材料。

3.8

球化balling

金屬粉末熔化后未能均勻地鋪展，而是形成大量彼此隔離的金屬球的現(xiàn)象。

3.9

困粉trappedpowder

粉末床熔融工藝特有的缺陷類型，指非用于零件的未熔化粉末被困在零件空腔內(nèi)。

3.10

沉積方向depositiondirection

與增材制造成形面垂直的方向，即逐層堆積生長(zhǎng)的方向。

3.11

復(fù)合制造hybridmanufacturing

在零件制造過(guò)程中，結(jié)合一種或多種增材制造、等材制造或減材制造技術(shù)，完成零件或?qū)嵨镏圃斓?/p>

工藝。

3.12

復(fù)合制造制件hybridmanufacturingproduct

采用復(fù)合制造工藝成形的制件，在本文件中特指采用定向能量沉積/粉末床熔融結(jié)合鍛造工藝成形

的增材/鍛造復(fù)合制造制件，包含增材成形區(qū)、鍛造成形區(qū)以及增材/鍛造過(guò)渡區(qū)三部分。過(guò)渡區(qū)指復(fù)合

制造制件中增材成形區(qū)和鍛造成形區(qū)之間的結(jié)合面及其熱影響區(qū)，過(guò)渡區(qū)寬度一般為1mm～2mm。

4金屬增材制造技術(shù)

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4.1概述

金屬增材制造是以合金粉末或絲材為原材料，通過(guò)高功率激光或電子束原位冶金熔化并快速凝固逐

層堆積，直接從零件數(shù)字模型一步完成全致密、高性能金屬制件的直接近凈成形制造。

4.2金屬增材制造技術(shù)分類

本文件涵蓋的金屬增材制造技術(shù)主要包括定向能量沉積及粉末床熔融兩類，根據(jù)填充材料方式（送

粉、送絲、鋪粉）和高能束種類（激光束、電子束）的不同，可細(xì)分為激光定向能量沉積、電子束熔絲

沉積、激光選區(qū)熔化、電子束選區(qū)熔化4種金屬增材制造工藝。

4.3金屬增材制造工藝特點(diǎn)

激光定向能量沉積和電子束熔絲沉積工藝主要用于成形框、梁類大型金屬制件，激光選區(qū)熔化和電

子束選區(qū)熔化工藝具有成形尺寸精度高、表面光潔度好等特點(diǎn)，適合于成形復(fù)雜薄壁以及異型空腔結(jié)構(gòu)

制件。上述4種常用金屬增材制造工藝的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1常用金屬增材制造工藝的對(duì)比

分類定向能量沉積粉末床熔融

特點(diǎn)激光定向能量沉積電子束熔絲沉積激光選區(qū)熔化電子束選區(qū)熔化

輸出熱源激光電子束激光電子束

材料形式粉末絲材粉末粉末

工作環(huán)境惰性氣體真空惰性氣體真空

零件尺寸大中型大型中小型中小型

復(fù)雜程度較復(fù)雜較復(fù)雜極復(fù)雜極復(fù)雜

技

表面質(zhì)量一般差優(yōu)異良好

術(shù)

后續(xù)加工少量加工少量加工幾乎零加工幾乎零加工

特

制造效率高最高低中

點(diǎn)

成形精度良中高高

專用模具無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)

4.4金屬增材制造工藝對(duì)無(wú)損檢測(cè)的影響

4.4.1顯微組織的影響

由于成形工藝的特殊性，金屬增材制造制件中經(jīng)常出現(xiàn)特殊的顯微組織。在制件檢測(cè)時(shí)應(yīng)考慮顯微

組織對(duì)檢測(cè)的影響。例如，定向能量沉積工藝中易形成沿沉積方向外延生長(zhǎng)且貫穿多個(gè)熔覆層的粗大柱

狀晶，進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，粗大晶?？赡軙?huì)不同程度地增加超聲波衰減。圖1所示為激光定向能量沉積成

形鈦合金制件中的典型柱狀晶組織。又如，金屬增材制造制件不同成形方向的顯微組織不同，導(dǎo)致超聲

檢測(cè)時(shí)不同方向的聲速和材料噪聲存在差異。圖2所示為激光選區(qū)熔化鋁合金制件不同成形方向的顯微

組織。

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a）TC4b）TC18

圖1激光定向能量沉積成形鈦合金制件中的柱狀晶組織

a）沉積方向b）垂直于沉積方向

圖2激光選區(qū)熔化鋁合金制件不同成形方向的顯微組織

4.4.2缺陷各向異性的影響

由于增材制造技術(shù)逐層沉積的工藝特點(diǎn)，金屬增材制造制件中部分缺陷具有各向異性特征。例如未

熔合缺陷一般位于熔覆層間，且其主平面垂直于沉積方向，這對(duì)無(wú)損檢測(cè)過(guò)程將產(chǎn)生明顯影響。圖3所

示為激光定向能量沉積成形鈦合金斷口處的層狀未熔合缺陷。

在實(shí)施檢測(cè)前，應(yīng)充分了解制件的成形工藝、沉積方向，在此基礎(chǔ)上確定檢測(cè)方案，尤其當(dāng)缺陷的

檢測(cè)能力與檢測(cè)方向密切相關(guān)時(shí)。

沉

積

方

向

圖3激光定向能量沉積成形鈦合金斷口處的層狀未熔合缺陷

4.4.3表面粗糙度的影響

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4.4.3.1增材制造制件的表面粗糙度與成形工藝和表面處理方式相關(guān)。例如，粉末粒度、掃描功率、

掃描速度、層厚、層寬、熔池表面張力等諸多因素均會(huì)影響表面粗糙度。成形態(tài)增材制造制件的表面粗

糙度一般高于傳統(tǒng)制造制件。

4.4.3.2增材制造制件的表面粗糙度對(duì)無(wú)損檢測(cè)過(guò)程將產(chǎn)生明顯影響。例如，超聲檢測(cè)時(shí)粗糙表面將

影響聲波進(jìn)入制件內(nèi)部，X射線檢測(cè)時(shí)表面紋理會(huì)干擾像質(zhì)計(jì)上孔的清晰度，滲透檢測(cè)時(shí)粗糙表面在清

洗后會(huì)殘留滲透液造成多余背景顯示，影響缺陷的判斷。圖4所示為不同表面狀態(tài)的激光選區(qū)熔化鋁合

金制件的熒光滲透顯示。

4.4.3.3成形過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)優(yōu)化成形工藝盡可能降低表面粗糙度以滿足無(wú)損檢測(cè)對(duì)于表面狀態(tài)的要

求。采用選定的無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由制件表面狀態(tài)引起的響應(yīng)應(yīng)盡可能均勻一致。

a）成形態(tài)b）吹砂后c）機(jī)加工后

圖4不同表面狀態(tài)激光選區(qū)熔化鋁合金制件的熒光滲透顯示

5金屬增材制造制件中的典型缺陷

5.1缺陷類型

按照缺陷形成原因及形貌特征分類，增材制造制件中的主要缺陷類型包括氣孔、未熔合、匙孔、夾

雜、裂紋、困粉、球化、殘余應(yīng)力、尺寸精度差等。

5.2缺陷的成因及特征

典型缺陷的形成原因及其尺寸、形貌、分布等特征見(jiàn)表2，典型缺陷形貌見(jiàn)圖5～圖10。

表2缺陷成因及特征

成因及特征

形成原因尺寸及形貌分布位置

缺陷類型

尺寸約為幾十微米至幾百

由于空心粉、隨粉末或絲材帶

微米，以單個(gè)或多個(gè)密集

入熔池的氣體殘留在組織內(nèi)、隨機(jī)分布于制件內(nèi)部、

氣孔（圖5）氣孔形式存在；

以及成形過(guò)程中保護(hù)氣體卷表面及近表面

粉末床熔融成形制件中氣

入熔池形成

孔尺寸一般小于100微米

定向能量沉積成形制件中

未由于成形工藝參數(shù)控制不當(dāng)，多分布在熔覆層間或

單個(gè)未熔合的單個(gè)未熔合尺寸通常可

熔從而使搭接部位未形成致密熔道間的搭接區(qū)，也有

（圖6a））達(dá)毫米量級(jí)，形貌不規(guī)則；

合冶金結(jié)合而產(chǎn)生可能跨層生長(zhǎng)

粉末床熔融成形制件中的

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單個(gè)未熔合尺寸一般超過(guò)

100微米，形貌不規(guī)則，常

含有未熔化粉末

鏈狀未熔合一般由于表面成形工藝選用尺寸多在幾毫米至幾十毫

多位于制件近表面

（圖6b））不當(dāng)形成米長(zhǎng)度范圍內(nèi)

由于成形工藝參數(shù)控制不當(dāng)，

層狀未熔合尺寸通常可達(dá)毫米量級(jí)，

從而使熔覆層間未形成致密多分布在熔覆層間

（圖6c））形貌不規(guī)則

冶金結(jié)合而產(chǎn)生

隨著熔池的快速移動(dòng)，熔池底

多在熔池底部形成，分

部?jī)?nèi)壁易發(fā)生塌陷，導(dǎo)致熔池尺寸較小，一般在幾十微

匙孔（圖7）布于制件內(nèi)部及近表

底部氣體在金屬凝固前來(lái)不米量級(jí)

面

及逸出而形成

通常由于成形用粉末或絲材尺寸一般在幾百微米范圍在制件內(nèi)隨機(jī)分布，包

夾雜（圖8）

中的雜質(zhì)帶入制件引起內(nèi)括高密和低密夾雜

由于熔體冷卻速率快，在冷卻

組織內(nèi)部的微觀裂紋尺寸

過(guò)程中應(yīng)力得不到釋放而保在制件內(nèi)部、表面及近

裂紋（圖9）一般在微米量級(jí)，宏觀裂

留在制件內(nèi)，當(dāng)應(yīng)力集中超過(guò)表面均可能存在

紋尺寸可達(dá)毫米量級(jí)

材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂紋

粉末床熔融工藝特有，非用于

制件的未熔化粉末被困在精

精細(xì)流道、內(nèi)腔及夾層

困粉（圖10）細(xì)流道、內(nèi)腔及夾層結(jié)構(gòu)中，尺寸從幾十微米到幾毫米

結(jié)構(gòu)中

由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或工序設(shè)置不

合理而無(wú)法清除

由于掃描速度過(guò)快、能量輸入

不足、粉末層厚度增加或氧含

分為大尺寸球化和小尺寸在制件內(nèi)部及表面均

球化量過(guò)高，導(dǎo)致熔體與下層基體

球化可能存在

之間缺乏潤(rùn)濕而形成球形顆

粒

由于熔體快速冷卻使制件的

某些區(qū)域（具有高溫度梯度的

在制件內(nèi)部及表面均

殘余應(yīng)力區(qū)域）處于預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，從而/

可能存在

降低可施加在制件上的有效

載荷，造成薄弱區(qū)域

由臺(tái)階效應(yīng)、殘余應(yīng)力釋放及

尺寸精度差翹曲、熔融后冷卻導(dǎo)致的快速//

收縮等引起

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a）單個(gè)氣孔b）多個(gè)氣孔

圖5典型氣孔缺陷形貌

a）單個(gè)未熔合b）鏈狀未熔合

c）層狀未熔合

圖6典型未熔合缺陷形貌

圖7典型匙孔缺陷形貌

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圖8典型夾雜缺陷形貌（高密夾雜）

圖9典型裂紋缺陷形貌

圖10困粉缺陷的X射線底片

6金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)的一般要求

6.1檢測(cè)人員

檢測(cè)人員應(yīng)按GB/T36439、GB/T9445或特定行業(yè)無(wú)損檢測(cè)人員資格認(rèn)證要求取得技術(shù)資格證書(shū)，

并從事與專業(yè)技術(shù)資格等級(jí)相適應(yīng)的工作，還應(yīng)熟悉金屬增材制造工藝及缺陷特征。

6.2環(huán)境條件

6.2.1超聲檢測(cè)不應(yīng)在影響正常工作的強(qiáng)磁、震動(dòng)、高頻、灰塵大、有腐蝕性氣體及噪音大的場(chǎng)地進(jìn)

行。工作場(chǎng)地光線應(yīng)滿足儀器使用要求。

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6.2.2X射線檢測(cè)場(chǎng)所、暗室、評(píng)片室、底片存放室等應(yīng)滿足HB20160中規(guī)定的要求。

6.2.3工業(yè)CT檢測(cè)的環(huán)境條件應(yīng)滿足GB/T29070中規(guī)定的要求。

6.2.4滲透檢測(cè)場(chǎng)所及暗室等應(yīng)滿足HB/Z61中規(guī)定的要求。

6.2.5渦流檢測(cè)的環(huán)境條件應(yīng)滿足HB20193中規(guī)定的要求。

6.2.6磁粉檢測(cè)場(chǎng)所應(yīng)滿足HB20158中規(guī)定的要求。

6.2.7紅外熱像檢測(cè)環(huán)境中應(yīng)避免干擾檢測(cè)的熱輻射源，檢測(cè)環(huán)境溫度及濕度控制在儀器、設(shè)備及材

料允許范圍內(nèi)。

6.2.8聲發(fā)射檢測(cè)場(chǎng)所應(yīng)滿足GB/T26644中規(guī)定的要求。

6.3檢測(cè)設(shè)備

6.3.1超聲檢測(cè)用儀器、探頭及探頭操縱和機(jī)械掃查裝置應(yīng)滿足HB20159中規(guī)定的要求。探頭與儀器

的組合性能，應(yīng)滿足整個(gè)檢測(cè)范圍靈敏度和分辨力的要求。水浸自動(dòng)檢測(cè)采用的檢測(cè)設(shè)備和相應(yīng)的操作

軟件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)被檢件的超聲C掃描成像。

6.3.2X射線檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足HB20160中規(guī)定的要求。

6.3.3工業(yè)CT系統(tǒng)的空間分辨力、密度分辨率等指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行定期檢定，每年不應(yīng)少于一次，推薦按照

GB/T29069進(jìn)行測(cè)試。

6.3.4滲透檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足HB/Z61中規(guī)定的要求。

6.3.5渦流檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足HB20193中規(guī)定的要求。

6.3.6磁粉檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足HB20158中規(guī)定的要求。

6.3.7紅外熱像檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足GB/T26643中規(guī)定的要求。

6.3.8聲發(fā)射檢測(cè)用設(shè)備及相關(guān)器材應(yīng)滿足GB/T26644中規(guī)定的要求。

7金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇

7.1概述

進(jìn)行金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇時(shí)，宜綜合考慮以下因素：

a)制件所處的生命周期（即檢測(cè)時(shí)機(jī)）；

b)缺陷類型以及無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)于該類型缺陷的檢測(cè)能力；

c)制件尺寸與復(fù)雜程度，以及所使用的無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)待檢部位的可達(dá)性；

d)制件中的特殊顯微組織、缺陷各向異性以及表面粗糙度等對(duì)所使用無(wú)損檢測(cè)方法的影響；

e)檢測(cè)設(shè)備、器材與人員要求，檢測(cè)時(shí)間，經(jīng)濟(jì)成本，環(huán)境安全性等。

7.2全生命周期無(wú)損檢測(cè)方法的選擇

7.2.1無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可用于增材制造制件的全生命周期檢測(cè)，主要包括以下階段：

a)產(chǎn)品、工藝的設(shè)計(jì)與優(yōu)化階段；

b)在線監(jiān)控（成形過(guò)程控制）；

c)成形后的檢測(cè)；

d)在役檢測(cè)；

e)健康監(jiān)測(cè)。

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7.2.2在增材制造制件的制造階段(階段b和c)，針對(duì)不同狀態(tài)制件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的目的是確定和保

證制件質(zhì)量滿足使用要求。

7.2.3增材制造制件安裝使用后(階段d和e)，可實(shí)施拆解狀態(tài)或原位無(wú)損檢測(cè)，具體何種狀態(tài)取決

于待檢部位的可達(dá)性以及所使用的檢測(cè)方法和設(shè)備等。表3概述了常用無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)增材制造制件全

生命周期內(nèi)不同階段的適用性。

表3無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)增材制造制件全生命周期不同階段的適用性注1

所處階段產(chǎn)品、工藝設(shè)在役檢測(cè)原位結(jié)構(gòu)

在線監(jiān)控成形后檢測(cè)

檢測(cè)方法計(jì)和優(yōu)化（拆解狀態(tài)）健康監(jiān)測(cè)

CTYPYYN

ETNPYYY

PTNNYYN

RTYNYYN

UTNPYYN

MTNNYYN

IRTNYYYN

AENNYYY

MET注2NPYYN

PCRTYNYYN

注1：所用縮寫(xiě)：Y=適用（Yes），N=不適用（No），P=可能使用但不成熟（Possible），CT=計(jì)算機(jī)層析成像（Computed

Tomography），ET=渦流檢測(cè)（EddyCurrentTesting），PT=滲透檢測(cè)（PenetrantTesting），RT=X射線檢測(cè)（Radiographic

Testing），UT=超聲檢測(cè)（UltrasonicTesting），MT=磁粉檢測(cè)（MagneticParticleTesting），IRT=紅外熱像檢測(cè)（Infrared

Thermography），AE=聲發(fā)射檢測(cè)（AcousticEmission），MET=光學(xué)測(cè)量（Metrology），PCRT=過(guò)程補(bǔ)償諧振檢測(cè)（Process

CompensatedResonanceTesting）。

注2：包括使用可見(jiàn)光、結(jié)構(gòu)光、激光的檢測(cè)方法。

7.3不同類型缺陷無(wú)損檢測(cè)方法的選擇

7.3.1氣孔、匙孔類

7.3.1.1對(duì)定向能量沉積成形增材制造制件中的氣孔、匙孔類缺陷，當(dāng)制件厚度不大于10mm時(shí)，應(yīng)優(yōu)

先選擇X射線檢測(cè)；當(dāng)厚度大于10mm時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇沿沉積方向入射的超聲檢測(cè)，當(dāng)結(jié)構(gòu)不允許沿沉

積方向入射時(shí)，可采用其它入射方向的超聲檢測(cè)，此時(shí)應(yīng)將靈敏度至少提高12dB進(jìn)行檢測(cè)，推薦采用

水浸聚焦檢測(cè)。

7.3.1.2對(duì)粉末床熔融工藝成形增材制造制件中的氣孔、匙孔類缺陷，當(dāng)制件厚度不大于10mm時(shí)，應(yīng)

優(yōu)先選擇X射線檢測(cè)；當(dāng)厚度大于10mm時(shí)，在被檢件尺寸允許的情況下推薦采用微納CT檢測(cè)；如被檢

件尺寸較大導(dǎo)致工業(yè)CT檢測(cè)靈敏度不足時(shí)，可采用超聲檢測(cè)，但應(yīng)在信噪比滿足檢測(cè)要求的前提下盡

可能提高靈敏度進(jìn)行檢測(cè)。

7.3.1.3對(duì)尺寸小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測(cè)靈敏度要求高的制件中的內(nèi)部氣孔、匙孔類缺陷，推薦采用微納

CT檢測(cè)。

7.3.1.4對(duì)表面開(kāi)口氣孔缺陷，推薦采用滲透檢測(cè)。

7.3.1.5對(duì)近表面氣孔、匙孔以及曲面或孔形結(jié)構(gòu)處的表面氣孔，優(yōu)先選擇渦流檢測(cè)，若為鐵磁性材

料推薦采用磁粉檢測(cè)。

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7.3.2未熔合

7.3.2.1對(duì)單個(gè)及層狀未熔合缺陷，推薦采用超聲檢測(cè)或X射線檢測(cè)。采用超聲檢測(cè)時(shí)，最佳選擇為

聲束沿沉積方向入射的縱波水浸聚焦檢測(cè)；當(dāng)結(jié)構(gòu)不允許聲束沿沉積方向入射時(shí)，可采用其他入射方向

的超聲檢測(cè)，但應(yīng)盡可能提高檢測(cè)靈敏度。若采用X射線檢測(cè)，透照方向應(yīng)優(yōu)先選擇垂直沉積方向。

7.3.2.2對(duì)鏈狀未熔合缺陷，推薦采用X射線檢測(cè)。

7.3.2.3當(dāng)X射線檢測(cè)靈敏度低、無(wú)法穿透或?yàn)閄射線檢測(cè)盲區(qū)，并且超聲檢測(cè)實(shí)施困難時(shí)，推薦采

用高能CT檢測(cè)。

7.3.2.4對(duì)開(kāi)口暴露于表面的未熔合缺陷，推薦采用滲透檢測(cè)。

7.3.3夾雜

7.3.3.1對(duì)夾雜類缺陷，推薦采用X射線檢測(cè)。當(dāng)制件尺寸很小、且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)可采用微納CT

檢測(cè)；當(dāng)被檢件的厚度使X射線檢測(cè)靈敏度不能滿足檢測(cè)要求時(shí)，也可采用聲束沿沉積方向入射的超聲

縱波水浸聚焦檢測(cè)，且應(yīng)在信噪比滿足檢測(cè)要求的前提下盡可能提高靈敏度進(jìn)行檢測(cè)，但仍存在無(wú)法檢

出夾雜類缺陷的可能性。

7.3.3.2采用超聲方法檢測(cè)夾雜缺陷時(shí)，聲束入射方向不建議采用沿沉積方向以外的其他方向。

7.3.4裂紋

7.3.4.1對(duì)內(nèi)部裂紋缺陷，推薦采用X射線檢測(cè)。

7.3.4.2對(duì)表面開(kāi)口裂紋缺陷，推薦采用滲透檢測(cè)。

7.3.4.3對(duì)開(kāi)口閉合的表面裂紋以及近表面裂紋，應(yīng)優(yōu)先選擇渦流檢測(cè)，若為鐵磁性材料推薦采用磁

粉檢測(cè)。

7.3.4.4對(duì)于已知特定取向的裂紋，可選擇與裂紋延伸方向垂直入射的超聲檢測(cè)方法。

7.3.5困粉

對(duì)精細(xì)流道、內(nèi)腔及夾層結(jié)構(gòu)中的困粉缺陷，可使用X射線檢測(cè)或工業(yè)CT檢測(cè)。當(dāng)制件的X射線檢測(cè)

靈敏度低、無(wú)法穿透或?yàn)閄射線檢測(cè)盲區(qū)時(shí)，推薦采用高能CT檢測(cè)。

7.3.6球化

球化會(huì)導(dǎo)致制件產(chǎn)生孔洞類缺陷，可參考?xì)饪住⒊卓最惾毕葸x擇檢測(cè)方法。

7.3.7殘余應(yīng)力

可通過(guò)X射線衍射（近表面）、渦流檢測(cè)（近表面）和超聲檢測(cè)（內(nèi)部）方法檢測(cè)制件殘余應(yīng)力。

7.3.8尺寸精度差

可使用工業(yè)CT或光學(xué)測(cè)量方法測(cè)量增材制造制件的尺寸。當(dāng)需要測(cè)量?jī)?nèi)腔尺寸時(shí)，推薦采用工業(yè)CT。

7.4復(fù)合制造制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇

7.4.1對(duì)增材/鍛造復(fù)合制造制件上的表面開(kāi)口缺陷，推薦采用滲透檢測(cè)。

7.4.2對(duì)增材/鍛造復(fù)合制造制件上開(kāi)口閉合的表面裂紋以及近表面裂紋，應(yīng)優(yōu)先選擇渦流檢測(cè)，若為

鐵磁性材料推薦采用磁粉檢測(cè)。

7.4.3對(duì)增材/鍛造復(fù)合制造制件上的內(nèi)部缺陷，建議分區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)：

a)針對(duì)增材成形區(qū)，優(yōu)先選擇聲束沿沉積方向入射的超聲檢測(cè)；如受結(jié)構(gòu)限制導(dǎo)致超聲檢測(cè)實(shí)施

困難，可使用X射線檢測(cè)或高能CT檢測(cè)；對(duì)于外形尺寸很小、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、且檢測(cè)靈敏度

要求高的制件，推薦采用微納CT檢測(cè)；

b)針對(duì)增材/鍛造過(guò)渡區(qū)，應(yīng)選擇超聲檢測(cè)，推薦采用聲束由鍛件側(cè)入射的水浸聚焦檢測(cè)；

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c)針對(duì)鍛造成形區(qū)，應(yīng)選擇超聲檢測(cè)，具體實(shí)施方法及要求可按HB20159或制件的相關(guān)技術(shù)條

件進(jìn)行。

7.5不同復(fù)雜程度制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇

7.5.1制件的設(shè)計(jì)復(fù)雜度分級(jí)

增材制造技術(shù)可制造出傳統(tǒng)工藝無(wú)法制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化和整體化，但同時(shí)由

于嵌入式結(jié)構(gòu)以及內(nèi)腔結(jié)構(gòu)等帶來(lái)的遮擋會(huì)導(dǎo)致無(wú)損檢測(cè)實(shí)施困難。根據(jù)其設(shè)計(jì)復(fù)雜度可將增材制造制

件分為以下5個(gè)等級(jí)：

a)1級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)制件

此類制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用傳統(tǒng)的減材技術(shù)進(jìn)行制造更具優(yōu)勢(shì)。一般情況下，采用傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技

術(shù)即可實(shí)施檢測(cè)。

b)2級(jí)：優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)制件

此類制件在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用增材制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了輕量化和整體化設(shè)計(jì)。例如，通過(guò)

在鍛件中加入空腔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保持結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)質(zhì)量更輕。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)增加了制件的復(fù)雜

性從而降低了無(wú)損檢測(cè)的可檢性，部分現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可實(shí)施檢測(cè)，但會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。

c)3級(jí)：具有嵌入特征的制件

此類制件通常具有內(nèi)流道等嵌入特征，在設(shè)計(jì)時(shí)部分利用了增材制造的優(yōu)勢(shì)，無(wú)法使用傳統(tǒng)的減材

技術(shù)制造。制件的嵌入式結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響無(wú)損檢測(cè)的可達(dá)性。

d)4級(jí)：專為增材制造設(shè)計(jì)的制件

此類制件在設(shè)計(jì)時(shí)僅基于增材制造工藝的制造能力，而不考慮無(wú)損檢測(cè)可達(dá)性等問(wèn)題，外形結(jié)構(gòu)一

般少有平面或平行表面，無(wú)法采用傳統(tǒng)減材技術(shù)制造。由于內(nèi)、外部精細(xì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的存在，大大降低了

現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的可檢性，需要開(kāi)發(fā)新的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

e)5級(jí)：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)制件

此類制件由自由成形的金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)組成，具有比強(qiáng)度和比剛度高，比表面積大等特點(diǎn)，由于含有

薄壁點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)而無(wú)法采用傳統(tǒng)減材技術(shù)制造。該類制件對(duì)現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)，需要使

用新的或創(chuàng)造性的技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

7.5.2不同復(fù)雜度制件檢測(cè)方法的選擇

7.5.2.1增材制造制件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度是影響無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)能力的主要因素，在進(jìn)行增材制造制件

的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，宜同時(shí)考慮成形后制件的無(wú)損檢測(cè)可達(dá)性。

7.5.2.2對(duì)于幾何形狀簡(jiǎn)單的增材制造制件可使用傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化制

件則需要特定的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

7.5.2.3為了實(shí)現(xiàn)增材制造制件無(wú)損檢測(cè)的全面覆蓋，可綜合使用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。不同設(shè)計(jì)復(fù)雜

度增材制造制件適用的檢測(cè)方法參見(jiàn)表4。

表4不同設(shè)計(jì)復(fù)雜度增材制造制件適用的檢測(cè)方法注1

設(shè)計(jì)復(fù)雜度等級(jí)

1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)

檢測(cè)方法

CTYYYYY

ETYYPNN

PTYYPNN

RTYYPNN

UTYYPNN

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MTYYPNN

IRTYYYYY

AEYYYYY

MET注2YYYYN

PCRTYYYYY

注1：所用縮寫(xiě)：Y=適用（Yes），N=不適用（No），P=可能使用但不成熟（Possible），CT=計(jì)算機(jī)層析成像（Computed

Tomography），ET=渦流檢測(cè)（EddyCurrentTesting），PT=滲透檢測(cè)（PenetrantTesting），RT=X射線檢測(cè)（Radiographic

Testing），UT=超聲檢測(cè)（UltrasonicTesting），MT=磁粉檢測(cè)（MagneticParticleTesting），IRT=紅外熱像檢測(cè)（Infrared

Thermography），AE=聲發(fā)射檢測(cè)（AcousticEmission），MET=光學(xué)測(cè)量（Metrology），PCRT=過(guò)程補(bǔ)償諧振檢測(cè)（Process

CompensatedResonanceTesting）。

注2：包括使用可見(jiàn)光、結(jié)構(gòu)光、激光的檢測(cè)方法。

8增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法實(shí)施要點(diǎn)

8.1X射線檢測(cè)

8.1.1X射線檢測(cè)靈敏度與透照厚度密切相關(guān)，當(dāng)透照厚度較小時(shí)，可檢出尺寸較小的缺陷。

8.1.2X射線檢測(cè)的透照方向應(yīng)優(yōu)先選擇垂直沉積方向。若沿著沉積方向透照厚度較小，適合于進(jìn)行X

射線檢測(cè)時(shí)，建議增加沿沉積方向的透照。

8.1.3增材制造制件射線檢測(cè)可按HB20160進(jìn)行。

8.1.4檢測(cè)前應(yīng)清除表面氧化皮、油污等，并將被檢件表面加工平整，避免影響底片上缺陷的判別。

8.2超聲檢測(cè)

8.2.1當(dāng)制件的被檢部位具有一定厚度且表面為平面時(shí)，可采用超聲檢測(cè)。

8.2.2超聲檢測(cè)推薦采用縱波水浸聚焦檢測(cè)，對(duì)于無(wú)法進(jìn)行水浸法檢測(cè)的部位，可采用接觸式脈沖反

射法檢測(cè)。

8.2.3超聲縱波水浸聚焦檢測(cè)用探頭推薦選用5MHz～10MHz水浸聚焦探頭，接觸式脈沖反射法檢測(cè)推

薦選用5MHz及以上頻率的平探頭。檢測(cè)用儀器、探頭及探頭操縱和C掃描機(jī)械掃查裝置應(yīng)滿足HB20159

的相關(guān)規(guī)定。

8.2.4聲束入射方向推薦選擇成形工藝的沉積方向，當(dāng)無(wú)法從沉積方向檢測(cè)時(shí)，可選擇其他方向進(jìn)行

檢測(cè)，但應(yīng)提高檢測(cè)靈敏度。靈敏度調(diào)整方法及要求可按HB30048進(jìn)行。當(dāng)檢測(cè)深度范圍內(nèi)的信噪比

不能滿足檢測(cè)要求時(shí)，可進(jìn)行分區(qū)檢測(cè)，檢測(cè)分區(qū)范圍根據(jù)制件的檢測(cè)要求確定。

8.2.5針對(duì)增材/鍛造過(guò)渡區(qū)的超聲檢測(cè)，聲束應(yīng)由鍛件側(cè)入射，并通過(guò)調(diào)整水距盡可能使探頭焦點(diǎn)位

于過(guò)渡區(qū)，閘門寬度建議不小于5mm。

8.2.6檢測(cè)用對(duì)比試塊應(yīng)采用與被檢件被檢部位材料、成形工藝、成形方向以及后處理工藝相同的材

料制作。對(duì)比試塊的平底孔制作位置應(yīng)位于試塊料超聲底波衰減最大的區(qū)域。對(duì)比試塊中不允許存在影

響使用的自然缺陷。

8.2.7如不具備滿足8.2.6中要求的對(duì)比試塊，但經(jīng)實(shí)測(cè)確認(rèn)，相同牌號(hào)的鍛件試塊具有與制件被檢

部位相同或相近的聲性能，也可采用鍛件對(duì)比試塊，但應(yīng)按HB20159中的規(guī)定進(jìn)行傳輸修正。

8.2.8進(jìn)行超聲檢測(cè)前，應(yīng)目視檢查被檢件表面。被檢件表面不允許存在影響超聲檢測(cè)的松動(dòng)的氧化

皮、毛刺和油污等。被檢件表面粗糙度Ra值應(yīng)優(yōu)于3.2μm。

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8.3滲透檢測(cè)

8.3.1增材制造制件滲透檢測(cè)主要目的是檢測(cè)開(kāi)口于表面的氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。

8.3.2滲透檢測(cè)一般安排在熱處理、校形、磨削、機(jī)械加工等工序之后進(jìn)行。在實(shí)施滲透檢測(cè)前，應(yīng)

去除表面涂覆層，去除方法不應(yīng)堵塞表面不連續(xù)。

8.3.3滲透檢測(cè)通常局限于檢測(cè)零件外表面，但如果零件內(nèi)表面能夠用滲透材料充分處理，借助帶有

UV-A光源的內(nèi)窺鏡，提供適當(dāng)光照條件，則可以對(duì)內(nèi)腔表面進(jìn)行檢測(cè)。

8.3.4成形態(tài)制件的粗糙表面會(huì)截留滲透液，產(chǎn)生背景干擾，降低顯示對(duì)比度及掩蓋缺陷顯示。為提

高滲透檢測(cè)有效性，可根據(jù)需檢出缺陷的尺寸對(duì)成形態(tài)制件表面進(jìn)行處理（吹砂、機(jī)加、磨削等），表

面處理后應(yīng)進(jìn)行腐蝕以去除可能阻礙滲透的材料。

8.3.5滲透檢測(cè)最佳工藝可根據(jù)表面粗糙度對(duì)滲透顯示的影響進(jìn)行選擇確定。通過(guò)帶有已知缺陷（如

疲勞裂紋）的不同表面粗糙度的實(shí)際參考試塊，確定不同滲透檢測(cè)工藝的缺陷檢出能力。

8.3.6關(guān)鍵制件的滲透檢測(cè)只能選用熒光滲透檢測(cè)法。

8.3.7滲透檢測(cè)可按HB/Z61進(jìn)行。

8.4磁粉檢測(cè)

8.4.1磁粉檢測(cè)適用于鐵磁性材料制件表面和近表面缺陷的檢測(cè)。

8.4.2磁粉檢測(cè)完成后應(yīng)進(jìn)行退磁處理。

8.4.3磁粉檢測(cè)可按HB20158進(jìn)行。

8.5渦流檢測(cè)

8.5.1渦流檢測(cè)適用于導(dǎo)電材料中表面和近表面缺陷的檢測(cè)。

8.5.2增材制造制件渦流檢測(cè)的主要目的是檢測(cè)近表面氣孔、匙孔、曲面或孔形結(jié)構(gòu)處的表面氣孔，

以及開(kāi)口閉合的表面裂紋或近表面裂紋。

8.5.3必要時(shí)可采用非導(dǎo)電保護(hù)膜防止探頭使用過(guò)程中的磨損。

8.5.4渦流檢測(cè)可按HB20193進(jìn)行。

8.6工業(yè)CT檢測(cè)

8.6.1工業(yè)CT檢測(cè)前應(yīng)了解制件的結(jié)構(gòu)、尺寸、狀態(tài)、質(zhì)量及密度特性、缺陷分布，明確檢測(cè)需要達(dá)

到的空間或密度分辨率、切片厚度、切片數(shù)量、檢測(cè)時(shí)間及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)等要求。根據(jù)檢測(cè)要求，編制工藝

規(guī)程。

8.6.2必要時(shí)可采用一些硬件和軟件處理以消除散射線對(duì)小尺寸結(jié)構(gòu)表面附近區(qū)域成像質(zhì)量的影響。

8.6.3工業(yè)CT檢測(cè)可按GB/T29070進(jìn)行。

8.6.4工業(yè)CT尺寸測(cè)量可按T/CSTM00269進(jìn)行。

8.7紅外熱像檢測(cè)

8.7.1紅外熱像檢測(cè)適用于表面和近表面缺陷的檢測(cè)。

8.7.2成形態(tài)增材制造制件的表面粗糙度可能影響檢測(cè)結(jié)果，必要時(shí)可進(jìn)行表面處理以滿足檢測(cè)要求。

8.7.3紅外熱像檢測(cè)可按GB/T26643進(jìn)行。

8.8聲發(fā)射檢測(cè)

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8.8.1聲發(fā)射檢測(cè)適用于大型復(fù)雜制件的整體性或大范圍快速檢測(cè)。

8.8.2在聲發(fā)射檢測(cè)前，宜檢查潛在噪聲源并采取措施確保其不影響檢測(cè)效果。

8.8.3必要時(shí)，需結(jié)合其他無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量。

8.8.4聲發(fā)射檢測(cè)可按GB/T26644進(jìn)行。

8.9光學(xué)測(cè)量

8.9.1光學(xué)測(cè)量方法主要用于確定增材制造制件的尺寸精度、殘余應(yīng)力（由制件變形間接獲得）以及

其他表面異常。常見(jiàn)的光學(xué)測(cè)量方法包括激光掃描、結(jié)構(gòu)光掃描和攝影測(cè)量等。

8.9.2由于增材制造制件外形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可能產(chǎn)生光源無(wú)法覆蓋的表面區(qū)域，必要時(shí)可通過(guò)多個(gè)

方向上的掃描盡可能減小盲區(qū)。

8.9.3被檢制件的顏色、粗糙度、反射率等表面特性均可能影響測(cè)量效果。必要時(shí)，可通過(guò)涂覆可去

除的消光材料以減小或消除高反射率對(duì)成像的影響。

8.9.4測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡可能避免被檢制件的移動(dòng)或振動(dòng)。

8.10過(guò)程補(bǔ)償諧振檢測(cè)

8.10.1過(guò)程補(bǔ)償諧振檢測(cè)幾乎不受制件幾何形狀限制，適用于制件的整體快速檢測(cè)。

8.10.2任何可能改變制件原有諧振特性的變化（包括但不限于缺陷、結(jié)構(gòu)異常及材料狀態(tài)變化等）均

可采用過(guò)程補(bǔ)償諧振法進(jìn)行檢測(cè)，但該方法無(wú)法確定異常的類型和所在位置。必要時(shí)，需結(jié)合其他無(wú)損

檢測(cè)方法進(jìn)行異常的精確表征。

8.10.3該方法僅適用于可產(chǎn)生諧振的剛性制件。

8.10.4檢測(cè)前，應(yīng)清除制件中多余的液體、油脂或雜物，并保持制件溫度穩(wěn)定。

8.10.5檢測(cè)時(shí)需要有完好制件的響應(yīng)信號(hào)作為參考信號(hào)。

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團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

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金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法指南

StandardGuideforNondestructiveTestingof

MetalAdditiveManufacturingParts

（征求意見(jiàn)稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

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金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法指南

1范圍

本文件規(guī)定了定向能量沉積及粉末床熔融增材制造技術(shù)及其制造的鈦合金、鋁合金、高溫合金、鋼

等金屬制件的典型缺陷、無(wú)損檢測(cè)的一般要求、無(wú)損檢測(cè)方法的選擇及實(shí)施要點(diǎn)等。

本文件適用于定向能量沉積及粉末床熔融增材制造技術(shù)制造的鈦合金、鋁合金、高溫合金、鋼等金

屬制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇。本文件適用于成形態(tài)及后處理（表面處理、熱處理、機(jī)械加工等）后金屬

增材制造制件的檢測(cè)，不適用于成形過(guò)程中的在線監(jiān)控。其他金屬增材制造制件無(wú)損檢測(cè)方法的選擇可

參照使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T9445無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

GB/T26643無(wú)損檢測(cè)閃光燈激勵(lì)紅外熱像法導(dǎo)則

GB/T26644無(wú)損檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)總則

GB/T29069工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)系統(tǒng)性能測(cè)試方法

GB/T29070無(wú)損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像（CT）檢測(cè)通用要求

GB/T35351增材制造術(shù)語(yǔ)

GB/T36439無(wú)損檢測(cè)航空無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

T/CSTM00269激光選區(qū)熔化制造結(jié)構(gòu)工業(yè)CT尺寸測(cè)量

HB20158磁粉檢測(cè)

HB20159變形金屬超聲檢測(cè)

HB20160X射線照相檢測(cè)

HB20193渦流檢測(cè)

HB30048金屬熔融沉積增材制造制件超聲檢測(cè)方法

HB/Z61滲透檢驗(yàn)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T35351界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

成形態(tài)as-built

采用增材制造工藝成形之后和后處理（表面處理、熱處理、機(jī)械加工等）之前，已移除成形平臺(tái)、

去除支撐和/或去除多余原材料而成形的實(shí)體。

3.2

缺陷defect

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原材料或制件中源于制造工藝不當(dāng)，或與服役條件有關(guān)的連續(xù)性或致密性的缺欠、物理結(jié)構(gòu)或外形

的間斷。尺寸、形狀、取向、位置或性質(zhì)不能滿足指