NiCoCrAlYTa六元涂層厚度的超聲測(cè)量.pdf

1、隨著人們對(duì)飛行速度要求的不斷提高，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境越為惡劣。為提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性以及延長(zhǎng)其使用壽命，工程中常采用涂層技術(shù)改善渦輪葉片的工作環(huán)境。在涂層制備過(guò)程中，由于受到制備工藝的限制會(huì)產(chǎn)生各類(lèi)缺陷以及厚度噴涂不均勻現(xiàn)象,影響渦輪葉片的使用可靠性，因此對(duì)涂層厚度檢測(cè)尤為重要。本文以NiCoCrAlYTa六元涂層為研究對(duì)象，其由Ni、Co、Cr、Al、Y、Ta六種元素組成，具有較強(qiáng)的抗高溫氧化和熱腐蝕能力，此類(lèi)涂層常采用的噴涂工藝

2、有熱噴涂、低壓等離子噴涂。實(shí)際工程中，常采用有損方法對(duì)涂層厚度進(jìn)行抽檢，本文通過(guò)研究超聲檢測(cè)技術(shù)，對(duì)涂層厚度實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的自動(dòng)化檢測(cè)[1]。
　　本文通過(guò)設(shè)計(jì)超聲水浸自動(dòng)掃查設(shè)備對(duì)涂層試樣進(jìn)行信號(hào)采集，由于涂層厚度小于超聲波半波長(zhǎng)，常規(guī)超聲檢測(cè)方法無(wú)法檢測(cè)涂層厚度。在分析涂層材料和基體材料物理屬性之間的差異及信號(hào)在涂層與基體分界面會(huì)產(chǎn)生突變現(xiàn)象后，研究采用44尺度Marr小波分析及希爾伯特-黃變換兩種信號(hào)突變點(diǎn)檢測(cè)方法對(duì)采集

3、的涂層時(shí)域信號(hào)進(jìn)行突變點(diǎn)位置提取。運(yùn)用ABAQUS有限元仿真軟件對(duì)涂層、基體材料縱波聲速進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)校正系統(tǒng)誤差。通過(guò)突變時(shí)間間隔及校正后的涂層聲速求取涂層厚度。采用金相法測(cè)量試樣橫截面涂層厚度并與小波分析、希爾伯特黃變換方法所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證兩種涂層時(shí)域信號(hào)處理手段的可靠性。
　　研究表明：受到噴涂工藝等因素影響會(huì)導(dǎo)致涂層聲速不具備一致性。試樣經(jīng)過(guò)金相法測(cè)量表明涂層厚度存在不均勻現(xiàn)象。在涂層厚度范圍為65μm~120

4、μm內(nèi)，與金相法比較,小波分析法測(cè)量厚度平均值誤差在5％以?xún)?nèi),希爾伯特-黃變換法測(cè)量厚度平均誤差在10%左右，誤差主要來(lái)自希爾伯特-黃變換對(duì)信號(hào)具有濾波、降低采樣率的效果。兩種信號(hào)處理方法均可用于檢測(cè)試樣時(shí)域信號(hào)突變點(diǎn)的位置，希爾伯特-黃變換測(cè)厚數(shù)據(jù)普遍大于小波分析法，小波分析測(cè)厚數(shù)據(jù)與金相法測(cè)厚數(shù)據(jù)更為接近。本文將小波分析處理手段運(yùn)用到渦輪葉片六元涂層厚度的實(shí)際檢測(cè)，較準(zhǔn)確測(cè)出實(shí)際渦輪葉片六元涂層厚度，為涂層厚度無(wú)損測(cè)量提供一種有效方