熱障涂層結構缺陷脈沖紅外熱波無損檢測技術研究.pdf

1、熱障涂層是目前性能最好的高溫防護涂層之一，具有隔熱性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖刷性和隔熱性等特點，近年來在動力機械、航空航天等高溫、高熱流環(huán)境中得到廣泛應用，具有廣闊的應用前景。在熱障涂層結構件服役過程中，易出現(xiàn)涂層開裂、脫粘甚至剝落等缺陷，影響熱端部件運行安全性和可靠性，甚至產(chǎn)生災難性后果。因此，利用無損檢測技術對其進行實時檢測和評估十分有必要。
　　紅外熱波無損檢測技術具有檢測效率高、操作簡便安全、非接觸性等優(yōu)點，為含脫粘缺陷的熱

2、障涂層構件檢測提供了一種新方法，因此，本文對熱障涂層結構脫粘缺陷脈沖紅外熱波無損檢測理論分析與有限元仿真、試驗系統(tǒng)搭建與檢測試驗、圖像序列處理算法、缺陷邊緣檢測與識別等技術開展了系統(tǒng)深入地研究。
　　以傳熱學、材料科學等相關理論為基礎，應用拉普拉斯變換求出了脈沖激勵含缺陷半無限大平板構件導熱微分方程的一維解析解，得到了有缺陷區(qū)域與無缺陷區(qū)域的表面溫度變化表達式；以熱障涂層結構脫粘缺陷為研究對象，通過有限元仿真分析了脫粘缺陷直徑大小

3、、光源輸出功率和采樣頻率等對表面溫度信號特征的影響規(guī)律，為后續(xù)的檢測系統(tǒng)搭建和檢測試驗研究提供了一定的理論依據(jù)。
　　自行搭建了脈沖紅外熱波無損檢測系統(tǒng)實驗臺，實現(xiàn)了對YSZ(6％~8%Y2O3穩(wěn)定的ZrO2)熱障涂層結構脫粘缺陷的可靠檢測。研究了制備熱障涂層結構模擬脫粘缺陷試件的新方法，探討了升溫和冷卻過程、光源輸出功率和采樣頻率等對檢測效果的影響規(guī)律，并對仿真與試驗結果之間產(chǎn)生差異的主要原因進行了分析。
　　研究了脈沖紅