熱障涂層質(zhì)量超聲檢測研究.pdf

1、隨著渦輪燃?xì)鉁囟鹊奶岣?，航空渦輪發(fā)動機(jī)推重比得到提高，渦輪葉片工作在惡劣的高溫、高壓環(huán)境中，需要熱障涂層保護(hù)葉片不被高溫氧化和腐蝕，涂層材料與基體材料的物理性能不同，熱物理參數(shù)相差很大，在涂層制備過程中可能產(chǎn)生各種缺陷，如裂紋、氣孔、界面結(jié)合薄弱、厚度不均勻等，涂層的質(zhì)量影響著葉片的使用壽命和可靠性。
　　本文在分析熱障涂層聲學(xué)傳播特性和超聲水浸聚焦檢測原理以及推導(dǎo)頻譜分析法涂層厚度測量理論的基礎(chǔ)上，采用OLYMPUS5077超聲

2、脈沖發(fā)射接收儀，水浸聚焦超聲脈沖反射法，TDS3032示波器采集超聲信號，結(jié)合超聲顯微鏡和超聲信號頻譜分析評價涂層質(zhì)量。
　　試樣的涂層為Al2O3和SiO2陶瓷涂層，基體為鎳基高溫合金和不銹鋼，涂層厚度范圍為20-140μm，用超聲信號頻譜分析無損測量涂層厚度，研究結(jié)果表明，對超聲回波信號進(jìn)行頻譜分析后可得到對應(yīng)的相位譜圖，從相位圖中可得到相鄰兩個極大值之間的頻譜間隔,用涂層聲速除以兩倍的頻率間隔即可得到涂層厚度值，將測量的每個

3、試樣的涂層厚度值與掃描電鏡測量結(jié)果進(jìn)行對比，最大絕對誤差δ≤6μm，最大相對誤差ε≤8％，滿足工程需要。采用維氏顯微硬度制造涂層表面裂紋和改變涂層與基體結(jié)合情況，利用掃描電鏡對加載部位進(jìn)行觀察，觀察結(jié)果表明，對于基體材料相同的試樣，涂層中含脆性材料Al2O3成分比例大的試樣更容易產(chǎn)生裂紋，與基體的結(jié)合情況更差，對于涂層材料相同的試樣，鎳基高溫合金基體與涂層的結(jié)合情況比不銹鋼基體與涂層的結(jié)合情況更好。利用頻率為100MHzd的水浸聚焦探頭

4、和超聲顯微鏡無法檢測出涂層表面5kg和10kg載荷位置的表面損傷，但能檢測出20kg以上載荷位置的表面損傷。從不同載荷位置波形幅值分布圖可知，載荷越大，表面損傷越大，界面回波和底面回波信號幅度越低，試樣涂層中Al2O3含量比其它試樣高，涂層脆性大，加載后涂層與基體的結(jié)合情況越差。
　　本文采用的超聲信號頻譜分析法可用于涂層厚度的測量，超聲顯微鏡信號幅度分析法可用于定性表征涂層表面損傷及涂層與基體的結(jié)合情況，為涂層質(zhì)量超聲方法研究提