前言
在现代工业领域，检测技术的发展对于推动科学研究进步以及保障工业产品质量具有重大意义。无损检测（NDT），如图 1～3，是一种不损害或不影响被检测对象使用性能的先进检测技术，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。
无损检测技术在航空航天、机械制造、石油化工、电力、铁路等众多领域都有着广泛的应用。在工业生产过程中，无损检测技术发挥着至关重要的作用，如实时检测缺陷以调整工艺参数、评估产品性能，确保符合产品设计和依据检测数据以优化生产工艺。
随着科技的不断进步，无损检测技术正朝着更精准、更高效、更智能化的方向持续发展，为现代工业高质量发展提供更有力的保障。
1、无损检测在钛合金成形加工中的应用
1.1 铸造领域
机械制造中铸造工艺应用广泛，铸造企业采用的铸件检测方法一般为 X 射线无损检测技术，但是该检测方法自动化程度不高，检测效率低，如图 4 所示。为了使检测智能高效，研究者针对 X 射线的无损铸造缺陷检测技术做出了更新，采用机器视觉目标检测。机器视觉目标检测分为两类，分别是单阶段和两阶段目标检测，单阶段目标检测算法体积小、检测速度快，但是对于铸件缺陷的检测不够高，双阶段检测算法检测速度稍慢，但是检测精度高。
Xiaoyuan J[1]等人提出了一种新的人工智能方法，能够从 X 射线图像中检测和识别航天钛铸件缺陷。针对计算机识别技术难以从图像中判别出缺陷，李沁阳[2]等人提出了基于三维模型和二维射线探伤图像的铸件缺陷检测技术。建立了类 X 射线照射探伤图像模型，通过模拟射线穿透铸件STL 模型的过程，提取出射线穿透模型的信息，输出类平行光源 X 射线照射的仿真射线探伤图像。
通过有缺陷和无缺陷图像灰度值相减，结果提取缺陷轮廓，进行边缘检测，最终进行缺陷标定。该方法可从图片中有效识别出缺陷，并准确标定位置。
1.2 锻造领域
在机械制造领域，锻造件广泛应用于关键零部件的生产。如在矿山装备中的大型破碎机、磨机等关键零部件、风电主轴、汽轮机的转子、叶片等也是锻造而成。大型锻件尺寸及质量大、工艺过程复杂，内部可能存在裂纹、夹杂、叠层等缺陷，这些难以用常规方法检测，常采用超声无损检测对大型锻件进行质量检测，如图 5。
Dupont- Marillia F[3]等人研究了超声相控阵检测，在各个方向上适用于尺寸高达 1000 mm 的锻钢块检测的可能性，达到优化探头和超声波发射序列的目标。使用 CIVA 软件优化相控阵探头阵元数量和宽度，制造 32 阵元换能器，并用全矩阵采集、平面波和哈达玛发射序列进行测试。研究结果表明平面波和哈达玛序列因阵元同时发射能提高信噪比，但大尺寸钢块中平面波水平分辨率受限，哈达玛序列在缺陷反射幅度、信噪比和分辨率方面表现最佳。
1.3 焊接领域
焊接接头是众多工业产品的关键制造部位。在焊接过程中，接头处会经历从高温融化到凝固的过程，在该过程中，容易出现各种缺陷。各种缺陷会直接影响压力容器的使用和寿命。为评估其结构完整性，工业上常采用无损检测方式对接头处进行检测，如图 6。射线照相、超声波、磁粉、液体渗透和目视检查测试是用于检测焊接接头的常见无损检测技术。
Mirjana O[4]等人对压力容器关键区域——焊接接头的缺陷影响容器完整性问题进行了评估与分析。传统的无损检测方法，如 UT 和射线照相，基于检测到的焊接接头中不可接受的缺陷，为结构完整性评估提供有价值的数据。但传统 UT 发现的不可接受的缺陷很少，数据结构不完整，因此需要使用先进的 NDT UT 方法，如相控阵超声检测（PAUT），以更精确地评估缺陷的位置和尺寸。通过先进的 NDT 方法，可以更可靠地评估失效风险。
J.R. D[5]等人对低碳钢焊接接头的无损检测技术进行分析研究。采用三种不同类型的焊接，如气体保护金属极电弧焊（GMAW），气体保护钨极电弧焊（GTAW）和激光束焊接（LBW）在低碳钢上进行。在焊接过程中会出现焊接缺陷，采用目视检查、液体渗透试验、射线照相检测、磁粉和超声波等五种无损检测技术来识别焊接板中的各种缺陷。实验结果表明，三种焊接方式（GTAW、GMAW和 LBW） 的焊接板，LBW 激光束焊接板是高度可接受的。在各种无损检测方法中，用于检查GTAW，GMA W 和 LBW 焊接板，射线照相测试效果较好。
2、无损检测在钛合金增材制造中的应用
增材制造（AM）技术已得到广泛应用，在制造过程中，不可避免地会产生诸如气孔、夹杂物、未熔合以及分层等缺陷。这些缺陷的存在，不仅严重危及产品的质量和安全性能，而且极大地限制了增材制造技术的推广与应用。因此，针对增材制造产品的无损检测技术在研究领域受到了极大关注。
在逐层增材制造零件的过程中，确保结构完整性关键在于实现有效的在线监测。由于零件表面粗糙、温度高，常规的无损检测方法难以进行检测。Chen S[6]等人将激光超声技术作为一种非接触式无损检测方法，应用于 316L 不锈钢高温激光熔化试件的缺陷检测，利用有限元方法研究了瑞利波在不同激发位置和不同激发温度下的相位演化现象。实验结果表明，对于不同激发位置，激光照射在缺陷上产生的瑞利波振幅大于在缺陷周围小区域上的振幅，并且根据瑞利波的异常演变，在高温下使用 B 扫描可以有效地检测缺陷；对于固定激发位置，瑞利波的振幅和速度在 100～500 ℃时逐渐降低，这将为增材制造部件的在线监测和评估提供科学依据。
Xi H [7] 等人以激光金属沉积 LMD 工艺、AlSi10Mg材料制造的零部件为研究对象，对激光超声在增材制造零部件内部的传播情况进行了对比和分析。采用有限元模拟与实验分析结合的方式，研究增材制造零部件内部缺陷的横波反射信号特征，并提出了一种基于激光超声（LU）检测系统的缺陷量化方法。研究结果表明，该方法能够检测出增材制造零部件内部亚毫米级别的内部缺陷，提取缺陷的横波反射信号，可实现对增材制造零部件内部缺陷位置及深度的定量评估。
在金属增材制造中，为保证产品质量需要在制造过程中完成检测，如图 7 是用于电弧增材制造熔敷道尺寸在线检测。Rastislav Z[8]等人研究了一个多机器人单元，其中采用丝材 + 电弧增材制造工艺构建部件，并使用新的在线超声和涡流检测方法。研究成果表明，将制造和无损检测结合，可显著提高金属增材制造的整体效益。
结论与展望
无损检测（NDT）是一种先进的检测技术，其特点有非破坏性、全面、可重复、灵敏度高和适用范围广等。主要检测手段有超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）。
本文综述了无损检测在钛合金成形加工（铸、锻、焊）和增材制造领域相关研究。阐述了其在各领域的具体检测应用，如运用机器视觉目标检测铸件缺陷，依靠超声无损检测锻件缺陷，借助射线照相、超声波、磁粉、液体渗透和目视等方法检查焊缝缺陷，以及利用激光超声技术检测增材制造件缺陷等。在这些领域，众多研究者开展大量的研究，收获了系列成果，这些成果进一步推动无损检测技术的推广应用。
目前，无损检测技术的应用广泛，检测方法多样化、范围广、精度高。未来，无损检测也将朝着智能化、纳米尺度和绿色环保等方向发展，为航空航天、机械制造、新能源等众多行业领域的质量控制和安全保障助力，持续推动技术进步和高质量发展。
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