NiCoCrAlYTa六元涂层厚度的超声显微成像检测方法研究

发布时间：2021-09-12 13:10

　　航空发动机的涡轮叶片长期服役于恶劣的工况中,极易产生热腐蚀和高温氧化。NiCoCrAlYTa六元涂层作为涡轮叶片表面重要的高温防护涂层,能为叶片基体提供有效的抗氧化腐蚀和隔热保护。由于涂层厚度直接影响到叶片的工作性能,因此对于其厚度的准确测量,将直接对航空发动机的整体工作性能和使用可靠性产生重大影响。一般常规超声（0.5-10MHz）检测方法很难有效提取出反映涂层厚度的特征信息,因此本文提出采用高频（15-100MHz）超声显微成像检测方法,从理论分析和实验测试两方面展开涂层厚度的检测研究。首先,根据NiCoCrAlYTa六元涂层与叶片基体材料的物理属性,理论分析涂层和基体的声学特征信息,研究涂层与基体间的声学特征差异对高频超声检测信号产生的影响。其次,根据超声波在薄层结构中的传播特性,理论分析计算超声波在水/涂层/基体界面处的声强反射率和声强透射率,提出超声波在薄层结构传播过程中所发生的频率偏移和反射回波混叠现象。再次,在仿真验证实验中,利用匹配追踪算法对仿真信号进行匹配追踪,得到匹配效果良好的仿真母波包;利用卷积滤波技术将母波包与仿真检测信号进行卷积,有效地解决了频率偏移现象;利用... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 高温涂层的发展历程及厚度检测研究现状
        1.2.1 高温涂层的发展历程
        1.2.2 高温涂层厚度检测的国内外研究情况
    1.3 NiCoCrAlYTa涂层
        1.3.1 NiCoCrAlYTa涂层的制备工艺
        1.3.2 NiCoCrAlYTa涂层的常见缺陷
        1.3.3 NiCoCrAlYTa涂层厚度超声检测方法发展现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 NiCoCrAlYTa涂层厚度超声显微成像检测的理论基础
    2.1 超声波在NiCoCrAlYTa涂层中的传播特性
        2.1.1 单一平界面的反射率与透射率
        2.1.2 薄层界面的反射率与透射率
    2.2 NiCoCrAl YTa涂层的声学特性
        2.2.1 声速表征
        2.2.2 声阻抗表征
        2.2.3 声衰减表征
    2.3 NiCoCrAlYTa涂层声学参量的理论计算
    2.4 NiCoCrAlYTa涂层厚度超声检测的局限性
    2.5 NiCoCrAlYTa涂层厚度超声显微成像检测的可行性分析
    2.6 本章小结
第3章 NiCoCrAlYTa涂层厚度特征提取方法研究
    3.1 NiCoCrAlYTa涂层特征提取存在问题的分析与处理
    3.2 仿真信号的匹配追踪算法研究
        3.2.1 匹配追踪算法
        3.2.2 仿真信号匹配追踪验证实验
    3.3 频偏超声回波信号卷积滤波方法研究
        3.3.1 卷积定理及其应用
        3.3.2 卷积滤波验证实验
    3.4 基于波包分解的NiCoCrAlYTa涂层厚度特征提取方法研究
        3.4.1 波包分解技术(WDT)
        3.4.2 波包分解验证实验
    3.5 本章小结
第4章 NiCoCrAlYTa涂层厚度超声显微成像检测实验研究
    4.1 NiCoCrAlYTa六元涂层的制备
        4.1.1 常用等离子喷涂技术
        4.1.2 采用低压等离子喷涂制备试样
        4.1.3 NiCoCrAlYTa涂层中各元素的作用
    4.2 超声显微镜成像检测实验
        4.2.1 超声显微镜
        4.2.2 超声换能器
        4.2.3 耦合介质
        4.2.4 运用信号处理分析进行涂层厚度特征提取
        4.2.5 运用信号成像进行涂层厚度特征提取
    4.3 扫描电子显微镜验证实验
        4.3.1 环境扫描电镜Quanta 200
        4.3.2 涂层厚度扫描电镜检测
        4.3.3 数据分析与对比验证
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与科研情况
致谢



本文编号：3394284