六元涂层结合强度超声表征研究

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本文采用低压等离子喷涂方法制备的六元涂层是高温防护涂层中的一种,涂层包含Ni、Co、Cr、Al、Y、Ta六种元素,它具有抗高温氧化,防止叶片因发生氧化使使用寿命降低的作用。在涂层的制备和使用过程中难免会出现涂层结合不好或者结合强度下降的情况,这会导致叶片在工作时产生涂层脱落或者基体损坏,严重甚至会导致机毁人亡,因此对于涂层结合强度的质量检测就变得尤为重要。常规的结合强度检测方法,都是对涂层进行有损伤检测,并且只能对涂层进行抽检,不能实现全部检测,而本文采用的超声检测具有成本低、效率高以及能实现全部产品在线无损伤检测等优点。本文研究的六元涂层厚度范围在60μm-130μm。首先,基于热震法制备不同结合强度的试样,该方法是利用六元涂层和基体的热膨胀和冷缩系数不同,在温度急变时会在六元涂层中产生热冲击应力,从而使六元涂层结合强度降低。其次,通过金相法测量六元涂层厚度以及观察六元涂层结合情况的变化。最后,采用超声水浸聚焦方法对六元涂层进行检查,通过声压反射系数幅度谱、六元涂层中的声速和非线性系数三种超声参数对六元涂层进行表征分析,并比较分析了三种超声参数表征六元涂层结合强度的稳定性和灵敏度。研究结果表明:六元涂层试样经过50次热震后,六元涂层与基体结合界面处因发生氧化而出现氧化层甚至脱粘,六元涂层内部出现微裂纹,从而导致六元涂层与基体的结合强度变低。随着热震次数的增加即结合强度变低时,声压反射系数幅度谱的面积与热震次数的关系为1y1=224.85x1+28482.49,校正决定系数为0.45;六元涂层中的声速与热震次数的关系为y2=-2.83x2+2760.5,校正决定系数为0.72;六元涂层试样中的非线性系数与热震次数的关系为y3=0.03x3-0.055,校正决定系数为0.87。用非线性系数来表征六元涂层结合强度比其它两种具有更好的稳定性和更高的灵敏度。本实验分析所得的结果对今后超声检测涂层的结合强度提供了理论和试验依据,为建立评判涂层结合强度的超声评估奠定基础。
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