太赫茲技術(shù)是近年來興起的一種先進無損檢測方法,因其優(yōu)異的非接觸、非電離、高精度和可實現(xiàn)自動化在線檢測等技術(shù)優(yōu)勢,目前已經(jīng)在熱障涂層性能評價和壽命預測方面展現(xiàn)出巨大的潛力。簡要介紹了熱障涂層太赫茲無損檢測技術(shù)的發(fā)展概況,分別從陶瓷厚度測量,TGO和沖蝕監(jiān)測,孔隙、裂紋及應(yīng)力狀態(tài)表征方面進行重點分析和總結(jié)。指出目前利用太赫茲技術(shù)進行單層和多層陶瓷頂層厚度的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)較為成熟,可以逐步推廣到工程應(yīng)用中。在TGO監(jiān)測方面,圍繞利用太赫茲時域反射峰的時間差和振幅衰減進行TGO厚度監(jiān)測取得了一定進展,但是檢測精度有待進一步提高。在沖蝕監(jiān)測方面,已經(jīng)可以較為精確地對沖蝕造成的減薄進行定量檢測,不過雖然已經(jīng)可以對涂層內(nèi)部滲入的CMAS進行定性判定,但是定量表征方面尚缺乏試驗研究。在孔隙監(jiān)測方面,探索了孔隙率大小對熱障涂層的太赫茲頻段光學參數(shù)變化的影響,提出相對展寬比是在孔隙率測量方面較折射率、消光系數(shù)和介電常數(shù),既保留較高測量精度又兼具工程實用性的表征參量,但是目前對孔隙的微結(jié)構(gòu)特征缺乏全方面表征。在裂紋監(jiān)測方面,通過小波降噪及頻域加Hanning窗函數(shù)濾波進行反卷積處理,已經(jīng)可以分辨平行裂紋的位置... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

電磁波譜圖分布示意圖

第49卷第10期葉東東等：熱障涂層太赫茲無損檢測技術(shù)研究進展·129·圖1電磁波譜圖分布示意圖[45]Fig.1Schematicdiagramofelectromagneticspectrumdistribution[45]圖2太赫茲時域光譜系統(tǒng)在反射模式和透射模式下的工作原理示意圖Fig.2SchematicdiagramofTHztime-domainspectroscopysysteminreflectivemodeandtransmissionmode時可直接獲得的光譜學信息非常豐富，如振幅、相位、峰-峰值、最大值、最小值、半峰寬度等，大大降低了計算工作量且提升了測量精度。這些特征信息都為太赫茲在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，如太赫茲成像技術(shù)目前在工業(yè)和生物學領(lǐng)域取得了許多令人振奮的成果[46-50]。2太赫茲技術(shù)在熱障涂層無損檢測中的應(yīng)用鑒于太赫茲擁有的獨特性能（瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、穿透性、低能性以及吸收性等），近年來已逐漸被熱障涂層無損檢測領(lǐng)域的學者所關(guān)注，并且在熱障涂層厚度測量，TGO和沖蝕監(jiān)測，孔隙、裂紋及應(yīng)力狀態(tài)表征等方面展開了相關(guān)研究工作。本部分圍繞上述內(nèi)容綜述了近年來國內(nèi)外學者利用太赫茲無損檢測技術(shù)在熱障涂層檢測方面的最新研究成果，并結(jié)合本研究團隊的相關(guān)研究內(nèi)容展開討論。2.1陶瓷頂層厚度測量研究熱障涂層系統(tǒng)中陶瓷頂層的厚度直接關(guān)系到涂層的熱障性能，在服役過程中，沉積在葉片表面的涂層會因燒結(jié)和沖蝕等因素而減薄，甚至出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，大大降低了熱障涂層的防護作用，嚴重時更會導致葉片發(fā)生報廢，所以對涂層厚度的有效監(jiān)測成為了涂層無損檢測的重要研究內(nèi)容之一。圖3為太赫茲波在熱障涂層中傳播的光路示意圖，當太赫茲波在熱障涂層上表面入射到涂層內(nèi)部時，部分太赫茲波在陶瓷層上表面發(fā)生反射而返回空氣中（1st反射峰為第一次表面反射）

統(tǒng)迨醇嗖猓?紫�、聋}?及應(yīng)力狀態(tài)表征等方面展開了相關(guān)研究工作。本部分圍繞上述內(nèi)容綜述了近年來國內(nèi)外學者利用太赫茲無損檢測技術(shù)在熱障涂層檢測方面的最新研究成果，并結(jié)合本研究團隊的相關(guān)研究內(nèi)容展開討論。2.1陶瓷頂層厚度測量研究熱障涂層系統(tǒng)中陶瓷頂層的厚度直接關(guān)系到涂層的熱障性能，在服役過程中，沉積在葉片表面的涂層會因燒結(jié)和沖蝕等因素而減薄，甚至出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，大大降低了熱障涂層的防護作用，嚴重時更會導致葉片發(fā)生報廢，所以對涂層厚度的有效監(jiān)測成為了涂層無損檢測的重要研究內(nèi)容之一。圖3為太赫茲波在熱障涂層中傳播的光路示意圖，當太赫茲波在熱障涂層上表面入射到涂層內(nèi)部時，部分太赫茲波在陶瓷層上表面發(fā)生反射而返回空氣中（1st反射峰為第一次表面反射），部分透射直接進入陶瓷層內(nèi)部，在陶瓷層和金屬粘結(jié)層界面發(fā)生反射，從陶瓷層和金屬粘結(jié)層界面反射回的太赫茲波，部分通過陶瓷頂層表面重新返回空氣中（2nd反射峰圖3太赫茲在熱障涂層中傳播的光路示意圖[51]Fig.3Schematicdiagramofterahertzwavespropagationpathinthermalbarriercoatings[51]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于太赫茲技術(shù)的熱障涂層平行裂紋監(jiān)測研究[J]. 葉東東,王衛(wèi)澤,周海婷,方煥杰,黃繼波,龔漢紅,李振.  表面技術(shù). 2020(05)
[2]防CMAS腐蝕熱障涂層開裂的研究現(xiàn)狀[J]. 王衛(wèi)澤,方煥杰,黃繼波.  表面技術(shù). 2018(08)
[3]熱障涂層服役環(huán)境模擬實驗方法[J]. 師俊東,何箐.  航空材料學報. 2018(02)
[4]傳統(tǒng)等離子噴涂熱障涂層的裂紋擴展行為[J]. 董會,姚建洮,李霄,周勇,張朋輝.  材料科學與工程學報. 2018(01)
[5]熱障涂層陶瓷層/TGO界面開裂行為的有限元模擬[J]. 劉洲庠,于金鑫,李強.  表面技術(shù). 2017(07)
[6]熱噴涂納米涂層20年回顧與展望[J]. 王鈾.  表面技術(shù). 2016(09)
[7]航空發(fā)動機熱障涂層存在的問題及其發(fā)展方向[J]. 朱晨,于建海,郭亞飛,丁坤英.  表面技術(shù). 2016(01)
[8]等離子噴涂熱障涂層高溫TGO的形成與生長研究[J]. 劉小菊,王騰,李偲偲,李強.  表面技術(shù). 2015(11)
[9]熱障涂層的沖蝕破壞機理研究進展[J]. 楊麗,周益春,齊莎莎.  力學進展. 2012(06)
[10]太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 姚建銓.  重慶郵電大學學報(自然科學版). 2010(06)

碩士論文
[1]涂層性能的超聲無損檢測與表征技術(shù)研究[D]. 林祺.北京理工大學 2015



本文編號：3301033