理论教育 涂层性能检测的方法和意义

涂层性能检测的方法和意义

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:超声试验结果与理论分析一致,因此利用声速能够对HIPIB改性的Cr2O3陶瓷涂层进行超声表征。由于超声检测技术在测量涂层厚度中的优势,国内外很多研究人员采用该项技术进行了涂层厚度的检测。目前涂层厚度的超声测量方法大体上可分为脉冲反射法、共振法、干涉法三种。

涂层性能检测的方法和意义

随着无损检测方法的不断进步,无损检测也正朝着无损评价的方向发展。国内外很多学者进行了相关的研究工作,Lian D和Suga Y[89]等人利用超声反射波强度或超声波在涂层中的传播速度来评价界面结合强度,结果表明反射波强度越高,界面结合强度越低,建立了超声波反射强度和界面强度之间的关系。Kawas和Cox R L[90]等人研究了超声波在涂层中传播时的衰减,发现涂层组织结构、气孔率与衰减系数之间有一定的相关性。Haines[91]等人对铝表面喷涂的环氧树脂层进行了研究,借助反射系数谱得出了涂层中的声速、密度和衰减系数。大连理工大学的林莉、李喜孟、赵扬[92]采用强流脉冲离子束(High Intensity Pulsed Ion Beams,HIPIB)辐照方式获得了特性(孔隙率、微裂纹及致密度)不同的Cr2O3陶瓷涂层,对原始试样和辐照次数不同的试样,分别进行超声检测,试验结果表明,随着辐照次数的增加,声速越来越大,声速提高表明涂层弹性性能增强。涂层经辐照后孔隙及裂纹减少,涂层变得致密,同时其表面显微硬度提高。超声试验结果与理论分析一致,因此利用声速能够对HIPIB改性的Cr2O3陶瓷涂层进行超声表征。

再制造零件的涂层厚度不仅是表征涂层本身几何尺寸的一个参量,而且与涂层的使用寿命、涂层材料消耗及再制造的生产成本等问题直接相关,因而,对涂层厚度的无损测量就成为再制造涂层质量评价中至关重要的参数之一。由于超声检测技术在测量涂层厚度中的优势,国内外很多研究人员采用该项技术进行了涂层厚度的检测。意大利的Lakestain Fereydoun[39]等人利用表面波法测量了等离子喷涂金属涂层的厚度。Moreno Eduardo Acevedo Pedro[93]等人利用兰姆波法实现了复合材料表面薄层的厚度测量。目前涂层厚度的超声测量方法大体上可分为脉冲反射法、共振法、干涉法三种。三种方法在涂层测厚中都有各自的局限性,如脉冲反射法不适合测量比较薄且界面不规则的涂层厚度,因为这种情况下,超声波在涂层内发生多重反射,基体/涂层界面产生的回波相互干涉叠加,难以从接收的回波信号中分离出涂层界面回波信号;共振法不适合测量涂层厚度变化超过20%或声波半波长的情况;超声干涉法可以用来检测薄涂层厚度,但由于基体及涂覆层种类繁多,基体与薄涂层之间的性质可能彼此接近,也可能相差悬殊,某些情况下会导致干涉信号幅度变化过小、反射系数谱极值位置难以判断,从而造成薄层厚度测量误差偏大。(www.daowen.com)

随着计算机、数字信号处理技术及人工智能的发展,采用数字信号处理与人工智能结合的方法测量涂层厚度在实际应用中越来越普及。大连理工大学的徐志辉、林莉[94]等人为了解决脉冲反射法测量薄涂层厚度时,表面涂层介质中不同界面的超声回波相互叠加,无法直接读取对应界面回波的时间延迟这一问题,他们通过对混叠信号干涉规律的分析,利用归一化功率谱分析技术实现了对镍基高温合金基体上ZrO2涂层的厚度测试,并通过金相分析验证了该方法的有效性;北京工业大学的杜晶晶、李晓延[95]等人选用Mexh小波对采集到的超声波回波信号进行连续小波变换,对热喷涂涂层厚度进行了测量,并通过试验验证了理论结果。采用上述这些信号处理方法虽然可以解决涂层厚度测量中的许多问题,但也有许多问题需要进一步探索,例如小波变换虽然具有对信号的自适应处理及良好的时频分析能力,特别适用于非平稳信号(超声波)的检测,但目前对小波基的选择还没有严格的准则和成熟的方法,只是依靠经验来选取,而不同的小波基选取会极大地影响超声波信号分析的结果。因此,提高小波函数的理论水平并拓展其在超声检测中的应用将是需要进一步探索、研究的问题。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈