【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法
本专利技术涉及平行裂纹监测方法，更具体的涉及一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法。
技术介绍
航空发动机技术被誉为高端制造业领域的尖端技术，素有工业皇冠上的明珠之称，随着航空发动机技术的高速发展，为了提高发动机的性能和效率，发动机的推重比不断提高，以美国第1代至第4代战斗机的发展历程为例：发动机推重比已从不足2发展到到大于10，目前燃气涡轮的进口温度已经超过1973K，服役零部件的温度越来越高，为了保护零部件不被氧化腐蚀失效，20世纪50年代，美国国家航空航天局(NASA)率先提出热障涂层概念，即：在基体材料表面采用热障涂层进行保护。典型的热障涂层结构如附图1所示，包括：基体层1’、粘结层2’和陶瓷层3’。热障涂层在发动机热端部件的应用服役过程中，由于恶劣的工作环境以及涂层系统自身的材料特点，往往会引起热障涂层的提前失效。热障涂层在反复高温热震循环作用下,处于服役区域的陶瓷层会出现开裂甚至完全脱落的现象，其中轴向应力会使陶瓷顶层内部产生平行裂纹(以下简称：内部平行裂纹)，而热循环氧化物(TGO)的出现会导致陶瓷...
【技术保护点】
1.一种基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，包括：步骤S1：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至一完整的热障涂层，得到完整的热障涂层的时域光谱图；步骤S2：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n和厚度D；步骤S3：取下所述热障涂层，对所述热障涂层预制平行裂纹；步骤S4：利用所述反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至所述存在平行裂纹的热障涂层，得到存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图；步骤S5：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度ΔD；步骤S6：结合S4所述...
【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，包括：步骤S1：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至一完整的热障涂层，得到完整的热障涂层的时域光谱图；步骤S2：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n和厚度D；步骤S3：取下所述热障涂层，对所述热障涂层预制平行裂纹；步骤S4：利用所述反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至所述存在平行裂纹的热障涂层，得到存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图；步骤S5：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度ΔD；步骤S6：结合S4所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图，判断裂纹属于涂层内部平行裂纹还是界面平行裂纹；步骤S7：根据步骤S6的判断计算平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d。2.根据权利要求1所述的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，所述计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n，包括：步骤S211：利用傅里叶变换分别得到S1所述的时域光谱图中的前三次反射峰的频谱图；步骤S212：在S211所述的频谱图上分别读取前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2；步骤S213：建立完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型，利用粗糙度仪获取完整的热障涂层的表面粗糙度σ，并将该表面粗糙度σ和S212读取的前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2代入，得到陶瓷层的折射率n；步骤S214：多次重复上述步骤S212和步骤S213，并对折射率n取均值。3.根据权利要求2所述的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，所述S2中完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型为：其中，σ为完整的热障涂层的表面粗糙度，单位：μm；FS、FR1及FR2分别为前三次反射峰的光谱强度，f为S212所述的读取前三次反射峰时所选取的横坐标的频率，取值的频段在0.3-0.5THZ。4.根据权利要求1所述的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，所述S2中计算完整的热障涂层的陶瓷层厚度D，包括：步骤S221：在步骤S1所述的完整的热障涂层的时域光谱图中提取完整的热障涂层的前三次反射峰的时域数据，获取该时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt；步骤S222：建立完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型，将S221的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卫泽，叶东东，周海婷，黄继波，陆翔，轩福贞，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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