NiCoCrAlYTa六元涂層厚度的超聲顯微成像檢測方法研究.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)的渦輪葉片長期服役于惡劣的工況中，極易產(chǎn)生熱腐蝕和高溫氧化。NiCoCrAlYTa六元涂層作為渦輪葉片表面重要的高溫防護(hù)涂層，能為葉片基體提供有效的抗氧化腐蝕和隔熱保護(hù)。由于涂層厚度直接影響到葉片的工作性能，因此對于其厚度的準(zhǔn)確測量，將直接對航空發(fā)動機(jī)的整體工作性能和使用可靠性產(chǎn)生重大影響。
　　一般常規(guī)超聲(0.5-10MHz)檢測方法很難有效提取出反映涂層厚度的特征信息，因此本文提出采用高頻(15-100MHz)超聲

2、顯微成像檢測方法，從理論分析和實(shí)驗(yàn)測試兩方面展開涂層厚度的檢測研究。
　　首先，根據(jù)NiCoCrAlYTa六元涂層與葉片基體材料的物理屬性，理論分析涂層和基體的聲學(xué)特征信息，研究涂層與基體間的聲學(xué)特征差異對高頻超聲檢測信號產(chǎn)生的影響。
　　其次，根據(jù)超聲波在薄層結(jié)構(gòu)中的傳播特性，理論分析計算超聲波在水/涂層/基體界面處的聲強(qiáng)反射率和聲強(qiáng)透射率，提出超聲波在薄層結(jié)構(gòu)傳播過程中所發(fā)生的頻率偏移和反射回波混疊現(xiàn)象。
　　再次

3、，在仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，利用匹配追蹤算法對仿真信號進(jìn)行匹配追蹤，得到匹配效果良好的仿真母波包；利用卷積濾波技術(shù)將母波包與仿真檢測信號進(jìn)行卷積，有效地解決了頻率偏移現(xiàn)象；利用波包分解技術(shù)，成功地將混疊信號分解提取出來，充分驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　最后，采用低壓等離子噴涂技術(shù)定制了長方體杯突狀NiCoCrAlYTa六元涂層試塊一個，利用超聲顯微成像檢測法對試塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本次實(shí)驗(yàn)儀器選用超聲顯微鏡，超聲換能器的選擇頻率為50MHz

4、。首先通過Z掃描方式獲得原始檢測數(shù)據(jù).SAZ文件，再利用 MATLAB軟件對解密處理后的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，然后對反映水/涂層/基體界面的回波信號進(jìn)行分解提取，通過窄脈沖替換，完成超聲特征成像，并將成像結(jié)果與涂層厚度特征信息進(jìn)行對照得出測厚結(jié)果。最后通過與掃描電鏡（SEM）檢測結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了檢測方法的準(zhǔn)確性。
　　研究結(jié)果表明：超聲顯微成像檢測法能夠有效地對渦輪葉片表面NiCoCrAlYTa六元涂層的厚度進(jìn)行準(zhǔn)確測量