双金属复合材料具有尺寸稳定、强度高、耐磨、抗疲劳性强、耐腐等十分优良的使用性能,近年来被广泛地应用到选煤厂的破碎机、球磨机、磁选机、加压过滤机、浮选机等设备上,既节约大量稀贵资源,又降低了设备成本。针对双金属复合材料界面及表面在生产和使用过程中易出现缺陷的问题,本文采用超声相控阵技术检测双金属复合板中缺陷,主要研究内容如下:(1)对超声相控阵检测技术在国内与国外的发展现状进行了介绍,阐述了超声相控阵检测技术的基本原理及相关核心技术,包括超声相控阵发射与接收、超声相控阵声束控制等关键技术,并且推导出合成声束在偏转、聚焦及偏转聚焦时各阵元延迟时间的计算公式。(2)研究了超声相控阵一维线性探头的声场,分单矩形阵元与多矩形阵元两种情况建立了相控阵探头声束指向性模型,之后分别建立了相控阵探头在单层介质和双层介质中的辐射声场模型,最后利用Mat1ab软件来仿真研究相控阵探头中阵元数、中心间距、阵元宽度及中心频率四个参数对声场分布及声束指向性的影响,为选择合适的超声相控阵探头来检测双层金属复合板提供依据。(3)设计了相控阵探头自动扫查系统,对其行走机构、控制电路、软件编程及探头夹具和支架分别进了详细的分析与设计。设计了由3个同步带型直线滑台组成的XY轴向导轨模块,并对该系统所使用的步进电机、驱动器、控制器、单片机等主要部件进行了分析与选型,并详细说明了该系统的运行过程。(4)采用搭建的试验系统对碳钢-不锈钢复合板材进行了超声相控阵检测试验,使用人工手动和自动扫查系统两种方式分别对试件内横孔、腐蚀坑及平底孔缺陷进行扫查检测,对比与分析试验结果,发现自动扫查系统可将缺陷误差率降低10个百分点以上,从而验证了相控阵探头自动扫查系统的效果。