六元涂层结合强度超声表征研究

发布时间：2017-07-14 11:02

  本文关键词：六元涂层结合强度超声表征研究

  更多相关文章： 六元涂层 金相分析 声速 非线性系数 声压反射系数幅度谱 热震

【摘要】：本文采用低压等离子喷涂方法制备的六元涂层是高温防护涂层中的一种,涂层包含Ni、Co、Cr、Al、Y、Ta六种元素,它具有抗高温氧化,防止叶片因发生氧化使使用寿命降低的作用。在涂层的制备和使用过程中难免会出现涂层结合不好或者结合强度下降的情况,这会导致叶片在工作时产生涂层脱落或者基体损坏,严重甚至会导致机毁人亡,因此对于涂层结合强度的质量检测就变得尤为重要。常规的结合强度检测方法,都是对涂层进行有损伤检测,并且只能对涂层进行抽检,不能实现全部检测,而本文采用的超声检测具有成本低、效率高以及能实现全部产品在线无损伤检测等优点。本文研究的六元涂层厚度范围在60μm-130μm。首先,基于热震法制备不同结合强度的试样,该方法是利用六元涂层和基体的热膨胀和冷缩系数不同,在温度急变时会在六元涂层中产生热冲击应力,从而使六元涂层结合强度降低。其次,通过金相法测量六元涂层厚度以及观察六元涂层结合情况的变化。最后,采用超声水浸聚焦方法对六元涂层进行检查,通过声压反射系数幅度谱、六元涂层中的声速和非线性系数三种超声参数对六元涂层进行表征分析,并比较分析了三种超声参数表征六元涂层结合强度的稳定性和灵敏度。研究结果表明:六元涂层试样经过50次热震后,六元涂层与基体结合界面处因发生氧化而出现氧化层甚至脱粘,六元涂层内部出现微裂纹,从而导致六元涂层与基体的结合强度变低。随着热震次数的增加即结合强度变低时,声压反射系数幅度谱的面积与热震次数的关系为1y_1=224.85x_1+28482.49,校正决定系数为0.45;六元涂层中的声速与热震次数的关系为y_2=-2.83x_2+2760.5,校正决定系数为0.72;六元涂层试样中的非线性系数与热震次数的关系为y_3=0.03x_3-0.055,校正决定系数为0.87。用非线性系数来表征六元涂层结合强度比其它两种具有更好的稳定性和更高的灵敏度。本实验分析所得的结果对今后超声检测涂层的结合强度提供了理论和试验依据,为建立评判涂层结合强度的超声评估奠定基础。
【关键词】：六元涂层 金相分析 声速 非线性系数 声压反射系数幅度谱 热震
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题研究的背景及意义8-10
• 1.1.1 高温防护涂层概述8-9
• 1.1.3 高温防护涂层质量检测9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文的研究内容12-13
• 第2章 水浸脉冲超声检测原理和检测系统13-21
• 2.1 超声检测原理13-15
• 2.1.1 超声波的基本特性13
• 2.1.2 超声波在固体中的传播速度13-15
• 2.1.3 超声波的衰减特性15
• 2.2 水浸聚焦超声检测原理15-17
• 2.3 超声信号采集系统及软件介绍17-20
• 2.4 本章小节20-21
• 第3章 数据处理理论基础21-34
• 3.1 频谱分析21-23
• 3.1.1 快速傅立叶变换21-23
• 3.1.2 超声信号频谱归一化23
• 3.2 六元涂层结合强度的声压反射系数检测原理23-28
• 3.2.1 超声在薄层介质中的传播24
• 3.2.2 声压反射系数理论推导24-28
• 3.3 涂层结合强度非线性系数检测原理28-33
• 3.3.1 固体介质中非线性波28-31
• 3.3.2 非线性系数检测31-33
• 3.4 本章小节33-34
• 第4章 六元涂层试样制备及其超声检测34-51
• 4.1 涂层试样及其金相的制备34-38
• 4.1.1 涂层制备34-36
• 4.1.2 金相试样制备36-38
• 4.2 热震试验38-41
• 4.2.1 热震试验原理38-39
• 4.2.2 热震仪器39
• 4.2.3 六元涂层的热震39-40
• 4.2.4 热震实验结果40-41
• 4.3 六元涂层的厚度测量41-43
• 4.4 涂层超声信号采集43-46
• 4.5 六元涂层的声压反射系数幅度谱46-48
• 4.6 六元涂层的非线性系数测量48-50
• 4.7 本章小节50-51
• 第5章 数据分析及评价51-64
• 5.1 声压反射系数幅度谱51-53
• 5.2 六元涂层中的声速53-58
• 5.3 六元涂层中的非线性系数58-61
• 5.4 超声特征参数与结合强度相关性分析61-63
• 5.5 误差分析63
• 5.6 本章小节63-64
• 第6章 总结及展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 后期工作展望64-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表论文和参与科研情况说明69-70
• 致谢70-71

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本文编号：540783