RCC复合材料涂层厚度的涡流法测量技术研究
本文选题:涡流法 + 碳纤维复合材料 ; 参考:《南昌航空大学》2015年硕士论文
【摘要】:碳纤维增强碳基(RCC)复合材料作为先进的材料已被广泛用于制作航空航天关键零部件,这类材料常常工作于超高温的环境中,为了防止其被氧化烧蚀,需要在复合材料的表面镀一层抗氧化的碳化硅涂层,涂层厚度范围约为40~200μm。抗氧化涂层的厚度直接影响零部件的稳定性,对于确保航空航天器的正常工作具有重要意义,利用涡流检测法是测量此类薄抗氧化涂层厚度最为有效的手段之一。本文首先从理论出发,表述了涡流法检测及测厚的理论基础,根据所研究的碳纤维复合材料基体与涂层的特性,结合有限元仿真,分析了涡流提离效应、基体材料电导率不均匀性、涂层材料电导率不均匀性与涂层厚度变化对涡流检测信号的影响,分析结果表明通过选择合适的检测参数,涡流法可以用于复合材料的涂层厚度测量。然后,在理论分析的基础上选用合适的涡流检测仪和研制相匹配的专用涡流测厚探头,利用涡流检测仪和测厚探头开展碳纤维复合材料试块涂层厚度的测量试验研究,测量确定涡流检测设备的最佳检测参数,探究设备检测分辨能力的大小和检测灵敏度,确定测量范围,通过多项式拟合分析涡流检测信号与覆盖层厚度之间的定量关系,同时测量带有不同厚度涂层的复合材料试块,得出其当量厚度值,并对测量结果进行数据处理与分析,评价试块表面的涂层厚度分布状况。最后,利用扫描电子显微镜观察分析试块剖面的微观形貌,测量涂层厚度,开展基体材料的不均匀性测量试验,探究涡流法测量的精度。通过理论分析和试验研究结果表明,利用涡流检测仪和专用涡流测厚探头可以实现RCC复合材料表面Si C涂层厚度的有效测量与评价,为此类材料涂层厚度的测量提供了一种可靠的解决方法。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced carbon matrix (RCC) composites, as advanced materials, have been widely used in the manufacture of key aerospace components. These materials often work in ultra-high temperature environments to prevent them from being oxidized and ablated. An oxidation resistant silicon carbide coating needs to be deposited on the surface of the composite material. The thickness of the coating is about 40 ~ 200 渭 m. The thickness of anti-oxidation coating directly affects the stability of parts and it is important to ensure the normal operation of aerospace spacecraft. Eddy current detection method is one of the most effective means to measure the thickness of such thin anti-oxidation coating. In this paper, the theoretical basis of eddy current measurement and thickness measurement is described. Based on the characteristics of matrix and coating of carbon fiber composites studied in this paper, combined with finite element simulation, the eddy current lift effect is analyzed. The influence of the conductivity inhomogeneity of the substrate material, the conductivity inhomogeneity of the coating material and the thickness of the coating on the eddy current testing signal is analyzed. The results show that the appropriate detection parameters are selected. Eddy current method can be used to measure the coating thickness of composite materials. Then, on the basis of theoretical analysis, a suitable eddy current detector and a matching special eddy current thickness detector are selected, and the thickness measurement of carbon fiber composite specimen coating is carried out by means of eddy current detector and thickness detector. The measurement determines the best detection parameters of eddy current testing equipment, probes into the detection resolution and sensitivity of the equipment, determines the measurement range, and analyzes the quantitative relationship between the eddy current detection signal and the thickness of the overburden by polynomial fitting. At the same time, the thickness of composite material with different thickness coatings was measured, the equivalent thickness value was obtained, and the measured results were processed and analyzed to evaluate the distribution of coating thickness on the surface of the sample. Finally, scanning electron microscope (SEM) was used to observe and analyze the microscopic morphology of the sample section, to measure the thickness of the coating, to test the nonuniformity of the substrate material, and to explore the accuracy of the eddy current method. The theoretical analysis and experimental results show that the thickness of sic coating on RCC composite can be effectively measured and evaluated by using eddy current detector and special eddy current thickness detector. It provides a reliable solution for measuring the coating thickness of this kind of material.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG115.28
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 杨怀志;孙厚军;于伟华;吕昕;;基于三维有限元法的MEMS毫米波滤波器设计[J];兵工学报;2008年01期
2 邓楚强;盛新庆;;两种积分方程法求解均匀介质体散射问题的比较[J];北京理工大学学报;2008年10期
3 张晓燕;盛新庆;;介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
4 尹非;盛新庆;;一种运用多层不完全LU分解预处理的时域有限元方法[J];北京理工大学学报;2011年12期
5 邵建兴;刘湘梅;侯维娜;蒋泽;高文利;;地下电波法在深层地下物探中的应用研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年05期
6 陈海涛;王体浩;朱国强;张云华;张自侦;熊烨;;近地水平接地天线的数值分析[J];电波科学学报;2006年02期
7 伍光新;邓维波;姜维;;雷达目标瑞利区划分和散射特性研究[J];电波科学学报;2007年03期
8 潘小敏;盛新庆;;电特大复杂目标电磁特性的高效精确并行计算[J];电波科学学报;2008年05期
9 樊振宏;朱剑;曹海平;陈如山;;复杂媒质电磁散射特性的有限元—边界元方法分析[J];电波科学学报;2009年03期
10 王健;刘丰;郑绳楦;;一种全光纤电压互感器的电场分析[J];电子测量技术;2006年06期
相关会议论文 前4条
1 彭朕;盛新庆;;介质填充波导高次模求解的快速边缘元算法[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
2 张庆华;倪春;刘全刚;;一种高精度高效率求解RCS的方法[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
3 刘锋;周东明;蔡明娟;任猛;何建国;;一种基于Duffy变换的电场奇异积分处理方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
4 柳平;杨起涛;;单层钢筋混凝土墙体电磁传播的FEM/PML分析[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
2 芮锡;旋转结构体电磁问题的高效分析与应用[D];电子科技大学;2010年
3 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
4 任志刚;预条件算法及在电磁场数值模拟中的应用[D];电子科技大学;2010年
5 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
6 尹文禄;高阶矢量有限元方法在电磁领域中的研究及应用[D];国防科学技术大学;2010年
7 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 黄红瑕;复杂媒质中瞬态电磁场快速算法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 朱剑;复杂电磁问题的有限元、边界积分及混合算法的快速分析技术[D];南京理工大学;2011年
10 孙思扬;基于改进遗传算法的小型化宽带微带天线设计[D];北京邮电大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘肖峰;基于MOM的天线耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 夏灿;介质目标电磁散射特性的矩量法分析[D];安徽大学;2010年
3 叶珍;微波管输入输出窗及任意结构腔体有限元理论与CAD技术[D];电子科技大学;2011年
4 邢立丹;PML吸收边界条件在波导不连续性问题中的应用[D];电子科技大学;2011年
5 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
6 吕超杰;各向异性介质与导体组合目标电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 胡凯博;缝隙导电橡胶对机箱屏效的影响及软件平台的研制[D];西安电子科技大学;2011年
8 朱超群;辐射场通过天线对无线设备的干扰分析[D];西安电子科技大学;2011年
9 栾潇;多层格林函数插值法的并行化研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 卿君;复杂媒质的电磁特性分析及快速算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
,本文编号:2068955
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2068955.html