热障涂层太赫兹无损检测技术研究进展
发布时间：2021-07-24 16:42
太赫兹技术是近年来兴起的一种先进无损检测方法,因其优异的非接触、非电离、高精度和可实现自动化在线检测等技术优势,目前已经在热障涂层性能评价和寿命预测方面展现出巨大的潜力。简要介绍了热障涂层太赫兹无损检测技术的发展概况,分别从陶瓷厚度测量,TGO和冲蚀监测,孔隙、裂纹及应力状态表征方面进行重点分析和总结。指出目前利用太赫兹技术进行单层和多层陶瓷顶层厚度的监测技术已经较为成熟,可以逐步推广到工程应用中。在TGO监测方面,围绕利用太赫兹时域反射峰的时间差和振幅衰减进行TGO厚度监测取得了一定进展,但是检测精度有待进一步提高。在冲蚀监测方面,已经可以较为精确地对冲蚀造成的减薄进行定量检测,不过虽然已经可以对涂层内部渗入的CMAS进行定性判定,但是定量表征方面尚缺乏试验研究。在孔隙监测方面,探索了孔隙率大小对热障涂层的太赫兹频段光学参数变化的影响,提出相对展宽比是在孔隙率测量方面较折射率、消光系数和介电常数,既保留较高测量精度又兼具工程实用性的表征参量,但是目前对孔隙的微结构特征缺乏全方面表征。在裂纹监测方面,通过小波降噪及频域加Hanning窗函数滤波进行反卷积处理,已经可以分辨平行裂纹的位置...
【文章来源】：表面技术. 2020,49(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
电磁波谱图分布示意图
第49卷第10期叶东东等：热障涂层太赫兹无损检测技术研究进展·129·图1电磁波谱图分布示意图[45]Fig.1Schematicdiagramofelectromagneticspectrumdistribution[45]图2太赫兹时域光谱系统在反射模式和透射模式下的工作原理示意图Fig.2SchematicdiagramofTHztime-domainspectroscopysysteminreflectivemodeandtransmissionmode时可直接获得的光谱学信息非常丰富，如振幅、相位、峰-峰值、最大值、最小值、半峰宽度等，大大降低了计算工作量且提升了测量精度。这些特征信息都为太赫兹在无损检测领域的应用奠定了坚实的基础，如太赫兹成像技术目前在工业和生物学领域取得了许多令人振奋的成果[46-50]。2太赫兹技术在热障涂层无损检测中的应用鉴于太赫兹拥有的独特性能（瞬态性、宽带性、相干性、穿透性、低能性以及吸收性等），近年来已逐渐被热障涂层无损检测领域的学者所关注，并且在热障涂层厚度测量，TGO和冲蚀监测，孔隙、裂纹及应力状态表征等方面展开了相关研究工作。本部分围绕上述内容综述了近年来国内外学者利用太赫兹无损检测技术在热障涂层检测方面的最新研究成果，并结合本研究团队的相关研究内容展开讨论。2.1陶瓷顶层厚度测量研究热障涂层系统中陶瓷顶层的厚度直接关系到涂层的热障性能，在服役过程中，沉积在叶片表面的涂层会因烧结和冲蚀等因素而减薄，甚至出现脱落的现象，大大降低了热障涂层的防护作用，严重时更会导致叶片发生报废，所以对涂层厚度的有效监测成为了涂层无损检测的重要研究内容之一。图3为太赫兹波在热障涂层中传播的光路示意图，当太赫兹波在热障涂层上表面入射到涂层内部时，部分太赫兹波在陶瓷层上表面发生反射而返回空气中（1st反射峰为第一次表面反射）
统迨醇嗖猓?紫丁⒘盐?及应力状态表征等方面展开了相关研究工作。本部分围绕上述内容综述了近年来国内外学者利用太赫兹无损检测技术在热障涂层检测方面的最新研究成果，并结合本研究团队的相关研究内容展开讨论。2.1陶瓷顶层厚度测量研究热障涂层系统中陶瓷顶层的厚度直接关系到涂层的热障性能，在服役过程中，沉积在叶片表面的涂层会因烧结和冲蚀等因素而减薄，甚至出现脱落的现象，大大降低了热障涂层的防护作用，严重时更会导致叶片发生报废，所以对涂层厚度的有效监测成为了涂层无损检测的重要研究内容之一。图3为太赫兹波在热障涂层中传播的光路示意图，当太赫兹波在热障涂层上表面入射到涂层内部时，部分太赫兹波在陶瓷层上表面发生反射而返回空气中（1st反射峰为第一次表面反射），部分透射直接进入陶瓷层内部，在陶瓷层和金属粘结层界面发生反射，从陶瓷层和金属粘结层界面反射回的太赫兹波，部分通过陶瓷顶层表面重新返回空气中（2nd反射峰图3太赫兹在热障涂层中传播的光路示意图[51]Fig.3Schematicdiagramofterahertzwavespropagationpathinthermalbarriercoatings[51]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测研究[J]. 叶东东,王卫泽,周海婷,方焕杰,黄继波,龚汉红,李振. 表面技术. 2020(05)
[2]防CMAS腐蚀热障涂层开裂的研究现状[J]. 王卫泽,方焕杰,黄继波. 表面技术. 2018(08)
[3]热障涂层服役环境模拟实验方法[J]. 师俊东,何箐. 航空材料学报. 2018(02)
[4]传统等离子喷涂热障涂层的裂纹扩展行为[J]. 董会,姚建洮,李霄,周勇,张朋辉. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[5]热障涂层陶瓷层/TGO界面开裂行为的有限元模拟[J]. 刘洲庠,于金鑫,李强. 表面技术. 2017(07)
[6]热喷涂纳米涂层20年回顾与展望[J]. 王铀. 表面技术. 2016(09)
[7]航空发动机热障涂层存在的问题及其发展方向[J]. 朱晨,于建海,郭亚飞,丁坤英. 表面技术. 2016(01)
[8]等离子喷涂热障涂层高温TGO的形成与生长研究[J]. 刘小菊,王腾,李偲偲,李强. 表面技术. 2015(11)
[9]热障涂层的冲蚀破坏机理研究进展[J]. 杨丽,周益春,齐莎莎. 力学进展. 2012(06)
[10]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
硕士论文
[1]涂层性能的超声无损检测与表征技术研究[D]. 林祺.北京理工大学 2015
本文编号：3301033
【文章来源】：表面技术. 2020,49(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
电磁波谱图分布示意图
第49卷第10期叶东东等：热障涂层太赫兹无损检测技术研究进展·129·图1电磁波谱图分布示意图[45]Fig.1Schematicdiagramofelectromagneticspectrumdistribution[45]图2太赫兹时域光谱系统在反射模式和透射模式下的工作原理示意图Fig.2SchematicdiagramofTHztime-domainspectroscopysysteminreflectivemodeandtransmissionmode时可直接获得的光谱学信息非常丰富，如振幅、相位、峰-峰值、最大值、最小值、半峰宽度等，大大降低了计算工作量且提升了测量精度。这些特征信息都为太赫兹在无损检测领域的应用奠定了坚实的基础，如太赫兹成像技术目前在工业和生物学领域取得了许多令人振奋的成果[46-50]。2太赫兹技术在热障涂层无损检测中的应用鉴于太赫兹拥有的独特性能（瞬态性、宽带性、相干性、穿透性、低能性以及吸收性等），近年来已逐渐被热障涂层无损检测领域的学者所关注，并且在热障涂层厚度测量，TGO和冲蚀监测，孔隙、裂纹及应力状态表征等方面展开了相关研究工作。本部分围绕上述内容综述了近年来国内外学者利用太赫兹无损检测技术在热障涂层检测方面的最新研究成果，并结合本研究团队的相关研究内容展开讨论。2.1陶瓷顶层厚度测量研究热障涂层系统中陶瓷顶层的厚度直接关系到涂层的热障性能，在服役过程中，沉积在叶片表面的涂层会因烧结和冲蚀等因素而减薄，甚至出现脱落的现象，大大降低了热障涂层的防护作用，严重时更会导致叶片发生报废，所以对涂层厚度的有效监测成为了涂层无损检测的重要研究内容之一。图3为太赫兹波在热障涂层中传播的光路示意图，当太赫兹波在热障涂层上表面入射到涂层内部时，部分太赫兹波在陶瓷层上表面发生反射而返回空气中（1st反射峰为第一次表面反射）
统迨醇嗖猓?紫丁⒘盐?及应力状态表征等方面展开了相关研究工作。本部分围绕上述内容综述了近年来国内外学者利用太赫兹无损检测技术在热障涂层检测方面的最新研究成果，并结合本研究团队的相关研究内容展开讨论。2.1陶瓷顶层厚度测量研究热障涂层系统中陶瓷顶层的厚度直接关系到涂层的热障性能，在服役过程中，沉积在叶片表面的涂层会因烧结和冲蚀等因素而减薄，甚至出现脱落的现象，大大降低了热障涂层的防护作用，严重时更会导致叶片发生报废，所以对涂层厚度的有效监测成为了涂层无损检测的重要研究内容之一。图3为太赫兹波在热障涂层中传播的光路示意图，当太赫兹波在热障涂层上表面入射到涂层内部时，部分太赫兹波在陶瓷层上表面发生反射而返回空气中（1st反射峰为第一次表面反射），部分透射直接进入陶瓷层内部，在陶瓷层和金属粘结层界面发生反射，从陶瓷层和金属粘结层界面反射回的太赫兹波，部分通过陶瓷顶层表面重新返回空气中（2nd反射峰图3太赫兹在热障涂层中传播的光路示意图[51]Fig.3Schematicdiagramofterahertzwavespropagationpathinthermalbarriercoatings[51]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测研究[J]. 叶东东,王卫泽,周海婷,方焕杰,黄继波,龚汉红,李振. 表面技术. 2020(05)
[2]防CMAS腐蚀热障涂层开裂的研究现状[J]. 王卫泽,方焕杰,黄继波. 表面技术. 2018(08)
[3]热障涂层服役环境模拟实验方法[J]. 师俊东,何箐. 航空材料学报. 2018(02)
[4]传统等离子喷涂热障涂层的裂纹扩展行为[J]. 董会,姚建洮,李霄,周勇,张朋辉. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[5]热障涂层陶瓷层/TGO界面开裂行为的有限元模拟[J]. 刘洲庠,于金鑫,李强. 表面技术. 2017(07)
[6]热喷涂纳米涂层20年回顾与展望[J]. 王铀. 表面技术. 2016(09)
[7]航空发动机热障涂层存在的问题及其发展方向[J]. 朱晨,于建海,郭亚飞,丁坤英. 表面技术. 2016(01)
[8]等离子喷涂热障涂层高温TGO的形成与生长研究[J]. 刘小菊,王腾,李偲偲,李强. 表面技术. 2015(11)
[9]热障涂层的冲蚀破坏机理研究进展[J]. 杨丽,周益春,齐莎莎. 力学进展. 2012(06)
[10]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
硕士论文
[1]涂层性能的超声无损检测与表征技术研究[D]. 林祺.北京理工大学 2015
本文编号：3301033
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3301033.html
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