[發明專利]一種表征自修復熱障涂層高溫服役過程中自修復效果的無損測試方法

在審

• 申請號: 201910147354.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109828035A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 王亮;明辰;王有偉;宋二紅;邱吳劼;黃健
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

一種表征自修復熱障涂層高溫服役過程中自修復效果的無損測試方法，其特征在于，利用原位聲發射信號測試的手段，通過聲發射信號特征參數變化反映涂層的自修復效果；采用如下實時動態在線的檢測方法：當涂層在高溫服役過程中，其內部發生裂紋的萌生與擴展，則得到裂紋擴展的真實信號；而當涂層內部發生自修復時，所述聲發射信號特征參數有明顯的變化，則實時動態地反映涂層的自修復效果，進一步運用聲發射信號的一系列數學處理手段，來進行涂層自修復效果的形態判別及模式識別。本發明可定性真實地給出自修復熱障涂層在高溫服役條件下的自修復的信息。

技術領域

本發明涉及一種無機涂層斷裂力學性能的無損表征手段，涉及一種原位無損實時動態在線的測試技術，具體涉及一種表征自修復熱障涂層高溫服役過程中自修復效果的無損測試方法。

背景技術

熱障涂層是一種重要的金屬與無機復合的多層結構材料，廣泛應用在航空發動機、地面重型燃氣輪機（簡稱“兩機”）高溫合金葉片或其它高溫熱端部件上，對葉片或其它高溫熱端部件起到高溫隔熱、抗氧化、抗磨損或腐蝕等功效。隨著對“兩機”性能要求的不斷攀升，對熱障涂層也相應提出了越來越高的要求。

長壽命高可靠熱障涂層一直是熱障涂層的迫切需求，而要實現熱障涂層的長壽命，就要設法實現涂層的延壽，延長并推遲其失效對應的臨界時間點。而熱障涂層的失效通常是由于裂紋的萌生，擴展引起的，要實現推遲涂層的失效，就勢必要延緩或抑制涂層內部的裂紋擴展?；诖?，利用材料自修復的基本思想實現對材料的延壽效果，利用涂層內部自身產生或通過物理或化學反應產生或類似于膠囊一樣釋放某種自修復物質，起到填充裂紋，鈍化裂紋尖端的效果，遲緩裂紋擴展，從而實現熱障涂層的延壽。

然而目前國內外還缺乏實時動態無損地檢測自修復熱障涂層的自修復效果的方法或手段來分析自修復裂紋發生自修復的臨界時間點、自修復裂紋所處的位置及裂紋的類型。而往往采取有損的方法來表征涂層的自修復效果，如當涂層在高溫服役到一定時間點后，取出試樣，對其進行切割、鑲嵌、磨拋光，利用掃描電子顯微鏡分析截面的微觀結構及成分的變化，從而來推斷或預測涂層的自修復效果。然而，這樣的機械操作勢必會掩蓋掉涂層內部的一些缺陷的動態信息，不能真實地反映涂層內部微結構演化的特征。目前對熱障涂層自修復的檢測通常是采用截面SEM觀測的手段，分析自修復裂紋形態的變化，以及自修復裂紋內部物質的成分與結構分析，還涉及到部分通過高溫氧化增重來反映涂層的自修復效果。采用原位聲發射技術屬于一種在線實時動態的無損檢測，目前還沒有這方面的報道或技術公開。

發明內容

為了定性真實地給出自修復熱障涂層在高溫服役條件下的自修復的信息，本發明提供了一種表征自修復熱障涂層在高溫服役條件下的自修復效果的無損測試方法。

為達到上述目的，本發明是基于以下方案予以實現的：

一種表征自修復熱障涂層高溫服役過程中自修復效果的無損測試方法，其特征在于，利用原位聲發射信號測試的手段，通過聲發射信號特征參數變化反映涂層的自修復效果；采用如下實時動態在線的檢測方法：當涂層在高溫服役過程中，其內部發生裂紋的萌生與擴展，則得到裂紋擴展的真實信號；而當涂層內部發生自修復時，所述聲發射信號特征參數有明顯的變化，則實時動態地反映涂層的自修復效果，進一步運用聲發射信號的一系列數學處理手段，來進行涂層自修復效果的形態判別及模式識別。

本發明一種表征自修復熱障涂層高溫服役過程中自修復效果的無損測試方式主要是利用原位聲發射信號測試的手段，通過聲發射信號特征參數變化反映涂層的自修復效果，并可對采集到的聲發射信號進行一系列的數學處理。例如包括后文所述的濾波分析，聚類分析、快速傅里葉變換、小波分析或小波包分析、神經網絡分析等。

優選地，模擬熱障涂層在實際服役工況下的考核條件，采用強熱流密度循環熱考核測試對自修復熱障涂層進行實際高溫服役工況的動態循環熱考核。

優選地，還包括如下步驟：原位連接聲發射信號測試裝置，在裝置的遠端觀察聲發射信號特征參數的變化。