NiCoCrAlYTa六元涂層厚度的超聲測量.pdf

1、隨著人們對飛行速度要求的不斷提高，渦輪發(fā)動機的工作環(huán)境越為惡劣。為提高渦輪發(fā)動機的可靠性以及延長其使用壽命，工程中常采用涂層技術(shù)改善渦輪葉片的工作環(huán)境。在涂層制備過程中，由于受到制備工藝的限制會產(chǎn)生各類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，因此對涂層厚度檢測尤為重要。本文以NiCoCrAlYTa六元涂層為研究對象，其由Ni、Co、Cr、Al、Y、Ta六種元素組成，具有較強的抗高溫氧化和熱腐蝕能力，此類涂層常采用的噴涂工藝

2、有熱噴涂、低壓等離子噴涂。實際工程中，常采用有損方法對涂層厚度進行抽檢，本文通過研究超聲檢測技術(shù)，對涂層厚度實現(xiàn)低成本、高效率的自動化檢測[1]。
　　本文通過設計超聲水浸自動掃查設備對涂層試樣進行信號采集，由于涂層厚度小于超聲波半波長，常規(guī)超聲檢測方法無法檢測涂層厚度。在分析涂層材料和基體材料物理屬性之間的差異及信號在涂層與基體分界面會產(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-黃變換兩種信號突變點檢測方法對采集

3、的涂層時域信號進行突變點位置提取。運用ABAQUS有限元仿真軟件對涂層、基體材料縱波聲速進行計算，并通過實驗校正系統(tǒng)誤差。通過突變時間間隔及校正后的涂層聲速求取涂層厚度。采用金相法測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)果進行對比，驗證兩種涂層時域信號處理手段的可靠性。
　　研究表明：受到噴涂工藝等因素影響會導致涂層聲速不具備一致性。試樣經(jīng)過金相法測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,小波分析法測量厚度平均值誤差在5％以內(nèi),希爾伯特-黃變換法測量厚度平均誤差在10%左右，誤差主要來自希爾伯特-黃變換對信號具有濾波、降低采樣率的效果。兩種信號處理方法均可用于檢測試樣時域信號突變點的位置，希爾伯特-黃變換測厚數(shù)據(jù)普遍大于小波分析法，小波分析測厚數(shù)據(jù)與金相法測厚數(shù)據(jù)更為接近。本文將小波分析處理手段運用到渦輪葉片六元涂層厚度的實際檢測，較準確測出實際渦輪葉片六元涂層厚度，為涂層厚度無損測量提供一種有效方