[发明专利]表征涡轮叶片热障涂层陶瓷层微结构特征方法和装置

说明书

本发明提供了表征涡轮叶片热障涂层陶瓷层微结构特征的方法，方法包含：获得至少三组涂层的太赫兹时域光谱信号；根据太赫兹时域光谱信号进行单峰高斯拟合计算评估表征量；将评估表征量与测得的涂层微结构特征进行线性拟合，获得涂层微结构特征与评估表征量的关联线性关系。通过采用上述的技术方案便于将太赫兹无损检测在实际的服役状态和制备状态下实施，更加贴近日常检测的需求和状态，提高检测的精度，满足检测的要求。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮叶片的无损检测技术领域，具体而言，主要是一种采用反射式太赫兹信号表征涡轮叶片热障涂层陶瓷层微结构特征的方法。

背景技术

航空发动机是飞机的心脏，被称为现代工业的皇冠，而涡轮叶片则更被誉为皇冠上的明珠。热障涂层技术是目前先进航空发动机涡轮叶片热防护所必须采用的核心关键技术。热障涂层的使用可以通过降低结构材料表面温度以延缓热端部件服役寿命，其可靠性要求较高，一旦出现局部质量异常导致的涂层剥落，将会导致涡轮叶片烧蚀穿孔或发动机故障。

热障涂层的均匀涂覆技术，可直接影响涡轮叶片的抗氧化、隔热效果、热不均匀性及气膜冷却效果，热障涂层内部超标缺陷直接影响涂层性能，严重降低发动机可靠性。行业内热障涂层传统检测方法一般为抽样破坏检测，该方法存在检测效率低、检测结果片面和破坏工件等问题。对于均质、多相、多界面的热障涂层而言，没有精确可靠的测定手段，就无法建立高性能设计方案与生产工艺之间的客观数据联系，探索最优化的涂层生产工艺也就缺乏客观数据支持；多因素影响下导致的裂纹、分层、氧化等内部微观缺陷，会显著影响热障涂层服役寿命和涡轮叶片使役可靠性，发展先进非破坏式检测技术迫在眉睫。目前，对于寻找一种科学合理、精准有效的快速无损检测方法替代传统有损检测技术是具有迫切的需求。

近几年来，超声波检测技术和红外热波检测技术被逐渐应用开展研究工作。虽然超声波检测技术和红外热波检测技术在缺陷检测方面有着良好的优势，但是其超声波检测技术所需的耦合剂也带来了潜在的污染影响，而红外热波检测技术也表现出了分辨率达不到超声波检测技术精度的弊端。

发明内容

本发明解决的问题是现有对涡轮叶片热障涂层陶瓷层微结构特征测量精度差的问题。为解决上述问题，本发明提供表征涡轮叶片热障涂层陶瓷层微结构特征的方法，包括：

获得至少三组涂层的太赫兹时域光谱信号；

根据所述太赫兹时域光谱信号进行单峰高斯拟合计算评估表征量；

将所述评估表征量与测得的涂层微结构特征进行线性拟合，获得所述涂层微结构特征与所述评估表征量的关联线性关系。

上述方案中，通过获得太赫兹时域光谱信号的方式进行检测，并且利用检测到的太赫兹时域光谱信号进行单峰高斯拟合计算评估表征量，与涂层微结构特征进行比对，可以得到涂层微结构特征和评估表征量的对应关系，以便于实际测量时，根据由太赫兹时域光谱信号计算而得的评估表征量得到相应的涂层微结构特征。便于将太赫兹无损检测在实际的服役状态和制备状态下实施，更加贴近日常检测的需求和状态，提高检测的精度，满足检测的要求。

优选的技术方案中，所述根据所述太赫兹时域光谱信号计算评估表征量包括：

经过第一回波、第二回波单峰高斯拟合后，利用摒除厚度影响因素的第一回波和第二回波峰高差值和半高宽差值相乘，可以避免上述的峰高差值和半高宽差值受到厚度影响。

优选的技术方案中，所述根据所述太赫兹时域光谱信号进行单峰高斯拟合计算评估表征量包括：

经过第一回波、第二回波单峰高斯拟合后，获得第一回波的第一峰高A1和第一半高宽FWHM1，获得第二回波的第二峰高A2和第二半高宽FWHM2；