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《南昌航空大学》 2017年
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NiCoCrAlYTa六元涂层厚度的超声显微成像检测方法研究

胡聪  
【摘要】: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;利用波包分解技术,成功地将混叠信号分解提取出来,充分验证了该方法的可行性。最后,采用低压等离子喷涂技术定制了长方体杯突状NiCoCrAlYTa六元涂层试块一个,利用超声显微成像检测法对试块进行了实验研究。本次实验仪器选用超声显微镜,超声换能器的选择频率为50MHz。首先通过Z扫描方式获得原始检测数据.SAZ文件,再利用MATLAB软件对解密处理后的检测数据进行分析和处理,然后对反映水/涂层/基体界面的回波信号进行分解提取,通过窄脉冲替换,完成超声特征成像,并将成像结果与涂层厚度特征信息进行对照得出测厚结果。最后通过与扫描电镜(SEM)检测结果进行对比分析,验证了检测方法的准确性。研究结果表明:超声显微成像检测法能够有效地对涡轮叶片表面NiCoCrAlYTa六元涂层的厚度进行准确测量。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V263;TB559;TP391.41

【参考文献】
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