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使用物理气相沉积方法在镍基高温合金表面涂覆氧化钇部分稳定的氧化锆(Y2O3partially stabilized zirconia, YSZ)涂层,已被广泛应用于航空发动机的热端部件。由于涂层厚度对涂层的使用寿命、结合强度等有重要影响,对其进行无损检测是控制热障涂层质量的关键环节。超声检测技术以其测量简单方便、检测范围广等特点成为目前常用的涂层厚度无损检测方法,然而由于镍基高温合金在制备过程中会产生枝晶偏析及固溶强化,其组织结构存在一定的各向异性及非均匀性,会对超声的传播造成影响,进而对涂层厚度测量造成影响。本文采用超声脉冲回波技术,借助超声C扫描以及EBSD分析技术对镍基高温合金基体的各向异性及非均匀性进行表征,进而分析基体对声压反射系数幅度谱的影响,并根据声压反射系数幅度谱主频的偏离程度对超声回波信号进行优选,实现了对涂层厚度为80-120μm镍基高温合金基体试样的准确表征。主要内容如下：(1)推导出超声底面回波信号幅值与基体材料弹性模量之间的函数关系式,从理论角度分析了基体弹性各向异性对纵波声速、底面回波幅值的影响；(2)对镍基高温合金基体表面厚度为60、80、100、120μm的YSZ涂层分别进行超声测量,发现涂层厚度相对测量误差最大为52.5%,标准差最大为28.2μm；与之相比,对不锈钢基体表面厚度为90μm的YSZ涂层进行测量,测量结果相对误差最大为9.3%,标准差为3.32μm,表明镍基高温合金基体的各向异性及非均匀性对涂层厚度超声测量有很大影响；(3)对镍基高温合金基体进行超声C扫描测试与EBSD实验分析,发现当在超声传播方向上仅有一个晶体取向时,超声底面回波声压反射系数幅度谱的幅值随晶体取向的变化而变化,主频基本保持不变；在超声传播方向上有多个晶体取向时,声压反射系数幅度谱有混叠现象,主频发生明显偏移。进一步采用CIVA软件对涂层超声检测进行数值模拟研究,镍基高温合金基体晶体取向变化与声压反射系数幅度谱幅值及主频之间的依赖关系与实验结果相符。(4)根据声压反射系数幅度谱的主频偏移程度对镍基高温合金基体涂层试样的超声测厚结果进行优选,研究发现,对于涂层厚度为120、100、80、60μm的试样,优选结果得到的测厚绝对误差最大值分别为11.5、9.7、7.5、7.69μm,相对误差最大值分别为9.6%、9.7%、9.5%、12.8%,除厚度60μm涂层试样以外,其余涂层试样超声测量结果均可以满足工程应用。