2020各類(lèi)涂層的檢測(cè)技術(shù)介紹及對(duì)比分析

各類(lèi)涂層的檢測(cè)技術(shù)介紹及對(duì)比分析目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域開(kāi)展了大量的研究和一定的應(yīng)用，美國(guó)能源部為了滿(mǎn)足燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪熱端部件材料的研制發(fā)展需求，設(shè)置了DOENTEL計(jì)劃，其中重點(diǎn)針對(duì)復(fù)合涂層監(jiān)測(cè)、測(cè)試及性能表征的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展了研究，發(fā)展了聲發(fā)射技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)、光激發(fā)熒光壓電光譜等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，并系統(tǒng)的開(kāi)展了無(wú)損檢測(cè)信號(hào)和涂層性能、特征變化的規(guī)律性研究。目前，紅外熱成像技術(shù)針對(duì)陶瓷涂層分層剝離，聲發(fā)射技術(shù)針對(duì)模擬服役環(huán)境中涂層裂紋監(jiān)測(cè)等研究取得了一定進(jìn)展錯(cuò)誤!未找到引用源。。渦流檢測(cè)技術(shù)可用于涂層內(nèi)部大面積氣孔、TGO層中伕AI2O3層的厚度以及陶瓷層的剩余厚度檢測(cè)，進(jìn)而定性分析涂層的狀態(tài)和剩余壽命。國(guó)內(nèi)外目前均已研制出涂層厚度渦流檢測(cè)儀，并且國(guó)外已經(jīng)成功將其應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)葉片涂層質(zhì)量檢測(cè)，但該方法大多數(shù)研究應(yīng)用還集中在單層涂層的厚度測(cè)量，很少考慮多層涂層的導(dǎo)電性對(duì)厚度測(cè)量的影響，測(cè)量精度低，尚無(wú)法應(yīng)用于多層導(dǎo)電涂層檢測(cè)。2.1超聲檢測(cè)技術(shù)(UT)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生傳播速度的變化和能量損失，超聲檢測(cè)技術(shù)(UT)通過(guò)被檢材料中超聲波的聲速、聲衰減、超聲波信號(hào)的頻散等參量對(duì)材料的成分及特性進(jìn)行表征。超聲檢測(cè)技術(shù)具有檢測(cè)靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、使用方便及成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前，關(guān)于涂層超聲檢測(cè)研究方法主要集中在超聲脈沖回波技術(shù)、超聲顯微鏡技術(shù)和超聲表面波技術(shù)錯(cuò)誤!未找到引用源。。超聲檢測(cè)技術(shù)可用于涂層厚度、密度、彈性模量以及結(jié)合質(zhì)量等檢測(cè)。了解涂層聲學(xué)特性是涂層超聲檢測(cè)與表征的前提，在此方面，Lescribaa錯(cuò)誤涂層聲學(xué)特性是涂層超聲檢測(cè)與表征的前提，在此方面，Lescribaa錯(cuò)誤!未找到引用源。等分析了等離子噴涂MCrAIY/YSZ涂層聲速和衰減系數(shù)，證明該技術(shù)具有檢測(cè)等離子噴涂材料彈性和微觀結(jié)構(gòu)演變的潛力； Sugasawa等通過(guò)引入群延遲譜法分析材料聲學(xué)特性并將其用于等離子噴涂氧化鋁涂層檢測(cè)，成功評(píng)估了聲速和涂層密度；針對(duì)噴涂涂層聲學(xué)特性，Roge和Fahr等利用超聲脈沖回波技術(shù)探索了其對(duì)陶瓷層和粘結(jié)層界面氧化物、陶瓷層孔隙率評(píng)估的能力 (檢測(cè)原理如圖2-1所示)。Chen等通過(guò)開(kāi)發(fā)的脈沖回波技術(shù)對(duì)熱循環(huán)后等離子噴涂 MCrAIY/YSZ涂層進(jìn)行超聲波檢測(cè)，證明了該技術(shù)可以檢測(cè)陶瓷層/TGO界面早期分層缺陷

圖2-1超聲波脈沖回波技術(shù)檢測(cè)原理和 TBC樣品典型超聲波信號(hào)國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)對(duì)復(fù)合涂層超聲檢測(cè)進(jìn)行了系列研究。其中大連理工大學(xué)關(guān)于涂層超聲無(wú)損檢測(cè)研究成果較多，采用該技術(shù)對(duì)涂層厚度、彈性模量、密度和脫粘缺陷等進(jìn)行了無(wú)損表征這些研究成果對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有重要價(jià)值。近些年，山東省科學(xué)院激光研究所聯(lián)合大連理工大學(xué)對(duì)EB-PVD復(fù)合涂層中TGO層超聲檢測(cè)開(kāi)展了研究，后續(xù)又提出一種非接觸式激光超聲檢測(cè)技術(shù)用以表征粘結(jié)層質(zhì)量，進(jìn)一步發(fā)掘了超聲檢測(cè)在復(fù)合涂層應(yīng)用的潛力。 北京理工大學(xué)在超聲顯微技術(shù)表征涂層結(jié)合強(qiáng)度方面進(jìn)行了深入研究， 并且已經(jīng)聯(lián)合上海材料研究所等單位制定了《無(wú)損檢測(cè)涂層結(jié)合強(qiáng)度超聲檢測(cè)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。復(fù)合涂層具有多層結(jié)構(gòu)、厚度較小且不均勻，不僅超聲信號(hào)受到時(shí)間和頻率的限制，而且增加了超聲信號(hào)提取、分析和處理的困難。涂層的性能受其制備方法、工藝參數(shù)等多種條件影響，這些因素使得超聲檢測(cè)難以獲得統(tǒng)一的彈性模量、密度等力學(xué)、物理性能數(shù)據(jù)，降低了涂層檢測(cè)的可靠性。除此之外，傳統(tǒng)超聲檢測(cè)一般需將被測(cè)件浸入水中，在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)部件的應(yīng)用范圍受限。未來(lái)復(fù)合涂層超聲無(wú)損檢測(cè)方法需在提高超聲檢測(cè)時(shí)間與頻率分辨力、 信號(hào)分析處理技術(shù)方面繼續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步提高涂層檢測(cè)精度，增強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果可靠性。2.2聲發(fā)射技術(shù)（AE）材料發(fā)生變形或產(chǎn)生裂紋時(shí)會(huì)釋放出應(yīng)變能，進(jìn)而產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào) （應(yīng)力波），聲發(fā)射技術(shù)（AE）是一種采用聲發(fā)射儀器檢測(cè)聲發(fā)射信號(hào)、分析信號(hào)并對(duì)聲發(fā)射源進(jìn)行確定的技術(shù)。通過(guò)采集構(gòu)件破壞前期的聲發(fā)射信號(hào)，分析采集信號(hào)的特征，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)檢測(cè)構(gòu)件聲發(fā)射源狀態(tài)、評(píng)價(jià)損傷狀況、預(yù)測(cè)損傷發(fā)展趨勢(shì)的目的。AE技術(shù)具有動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)、對(duì)材料缺陷敏感的特點(diǎn)。AE技術(shù)是首先用于定性和定量評(píng)價(jià)復(fù)合涂層系統(tǒng)YSZ退化過(guò)程的無(wú)損檢測(cè)方法。在復(fù)合涂層（熱障涂層）發(fā)展早期階段，裂紋擴(kuò)展對(duì)復(fù)合涂層的壽命起決定性作用。裂紋的產(chǎn)生和演變會(huì)產(chǎn)生噪音，通過(guò)AE技術(shù)監(jiān)測(cè)噪聲響應(yīng)，可對(duì)復(fù)合涂層進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、預(yù)測(cè)涂層使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì) AE技術(shù)復(fù)合涂層無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用范圍和相關(guān)理論做了大量研究。湘潭大學(xué)通過(guò)AE技術(shù)分別研究了處于熱循環(huán)和高溫CMAS腐蝕下復(fù)合涂層的失效模式，獲得了涂層損傷行為與聲發(fā)射信號(hào)的關(guān)系；Park等利用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)高溫?zé)崞谙碌膹?fù)合涂層損傷進(jìn)行了診斷，結(jié)果表明 TGO中的應(yīng)力及微裂紋是產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的源頭；Renusch等基于聲發(fā)射技術(shù)，對(duì)復(fù)合涂層循環(huán)氧化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)并建立了復(fù)合涂層損傷動(dòng)力學(xué)模型，為預(yù)測(cè)涂層壽命提供了理論基礎(chǔ)。近些年，為解決傳統(tǒng) AE設(shè)備傳感器受高溫環(huán)境限制的問(wèn)題，日本Kaita等采用新型非接觸激光AE技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大氣等離子噴涂技術(shù)制備復(fù)合涂層陶瓷層過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控 （如圖2-2所示），進(jìn)一步拓展了AE技術(shù)的應(yīng)用范圍。目前，AE技術(shù)存在采集的信號(hào)信息復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理困難和理論分析不夠完善等問(wèn)題，距復(fù)合涂層檢測(cè)的工程化應(yīng)用尚存在一定距離。AE技術(shù)未來(lái)在復(fù)合涂層檢測(cè)的發(fā)展應(yīng)用需要更先進(jìn)的傳感器和更先進(jìn)的信號(hào)分析系統(tǒng)。2.3紅外熱成像技術(shù)（IRT）紅外熱成像技術(shù)（IRT）是一種基于瞬態(tài)熱傳導(dǎo)的無(wú)損檢測(cè)方法。樣品內(nèi)部缺陷會(huì)影響熱量傳遞，導(dǎo)致表面溫度分布不均，IRT技術(shù)通過(guò)紅外熱像儀記錄表面的熱像圖，識(shí)別出樣品損傷，其原理如圖2-3所示。根據(jù)紅外輻射來(lái)源，紅外熱成像分為兩類(lèi)：主動(dòng)式紅外熱成像 （外部加載產(chǎn)生熱激勵(lì)）和被動(dòng)式紅外熱成像（試樣本身的紅外輻射）。主動(dòng)式紅外熱成像根據(jù)加熱方式的不同，分為脈沖熱成像、調(diào)制熱成像、階躍熱成像、輻射熱成像等，其中最常用的是脈沖熱成像和調(diào)制熱成像。圖2-3紅外熱成像原理圖IRT技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外達(dá)到了工程化應(yīng)用水平，如美國(guó)TWI公司在紅外熱像檢測(cè)方法領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化[7];德國(guó)西門(mén)子公司應(yīng)用紅外熱成像手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片熱障涂層實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并建立了在線狀態(tài)評(píng)估模型。目前，IRT技術(shù)主要用于檢測(cè)涂層厚度、涂層裂紋和脫粘。Shrestha等利用脈沖熱成像和調(diào)制熱成像技術(shù)檢測(cè) 非均勻復(fù)合涂層的厚度，結(jié)果表明，脈沖成像精度為0.3~2.3ym，其檢測(cè)速度比調(diào)制熱成像快，且精度更高?；诿}沖紅外熱成像技術(shù)，Tang等通過(guò)將主成分分析法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論相結(jié)合的方式來(lái)識(shí)別 復(fù)合涂層脫粘缺陷，結(jié)果表明對(duì)于直徑與深度比為 1.2~4.0的脫粘缺陷，預(yù)測(cè)誤差為4%~10%，證明了IRT技術(shù)能夠定量檢測(cè)復(fù)合涂層脫粘缺陷。在涂層壽命預(yù)測(cè)研究方面，Bison等通過(guò)分析涂層平面方向和厚度方向熱擴(kuò)散系數(shù)規(guī)律，采用紅外熱成像系統(tǒng)確立了熱擴(kuò)散系數(shù)衰減與涂層剩余循環(huán)壽命之間關(guān)系； Newaz等采用IRT技術(shù)確立了熱循環(huán)過(guò)程中涂層分層與熱信號(hào)幅值的關(guān)系，驗(yàn)證結(jié)果表明IRT技術(shù)可以評(píng)估復(fù)合涂層的損傷程度，并能夠監(jiān)測(cè)其健康狀態(tài)；首都師范大學(xué)、中國(guó)農(nóng)機(jī)院采用IRT技術(shù)分別對(duì)熱循環(huán)、模擬服役環(huán)境過(guò)程中的復(fù)合涂層的狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)并分析了涂層損傷機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了不同失效模式下，對(duì)涂層的破損趨勢(shì)的評(píng)估與預(yù)測(cè)。IRT技術(shù)具有單次檢測(cè)面積大、檢測(cè)結(jié)果直觀、檢測(cè)效率高和非接觸等優(yōu)點(diǎn)，但是這種方法測(cè)試一般需要測(cè)試件被加熱，涂層的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)都會(huì)影響檢測(cè)精度。目前IRT技術(shù)對(duì)于復(fù)合涂層的檢測(cè)結(jié)果集中于對(duì)損傷的定性評(píng)價(jià)。 隨著熱激勵(lì)技術(shù)、熱成像技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，IRT技術(shù)的檢測(cè)精度將繼續(xù)提高，推動(dòng)熱障涂層IRT技術(shù)由定性檢測(cè)向定量檢測(cè)發(fā)展。2.4阻抗譜技術(shù)（IS）當(dāng)前服役熱障涂層壽命的影響因素中，TGO層的產(chǎn)生、演化及其損傷具有關(guān)鍵作用。在涂層失效之前評(píng)估涂層損傷（尤其是TGO層）狀態(tài)對(duì)預(yù)測(cè)涂層剩余壽命至關(guān)重要，而AE和IRT技術(shù)都不能對(duì)TGO層的微觀結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行檢測(cè)，故發(fā)展出了阻抗譜和光激發(fā)熒光壓電光譜技術(shù)。阻抗譜檢測(cè)技術(shù)是利用材料或器件阻抗的交流頻率響應(yīng)來(lái)檢測(cè)材料損傷與破壞的一種技術(shù)，其原理見(jiàn)圖2-4圖2-4阻抗譜法設(shè)備原理圖復(fù)合涂層阻抗譜檢測(cè)可以分為兩種，即高溫干燥環(huán)境中應(yīng)用的阻抗譜法 （IS）和電解液中測(cè)量使用的電化學(xué)阻抗譜法 （EIS）。兩者在復(fù)合涂層無(wú)損檢測(cè)方面各具優(yōu)勢(shì)，如EIS在測(cè)量過(guò)程中，電解液能夠滲入復(fù)合涂層 的孔洞、微裂紋等缺陷，EIS在檢測(cè)復(fù)合涂層的孔隙率、孔的尺寸和形狀、甚至機(jī)械性能等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。Sohn［8］等采用EIS技術(shù)測(cè)量復(fù)合涂層中液體電解質(zhì)的阻抗變化，確定了復(fù)合涂層微觀結(jié)構(gòu)演化與電化學(xué)阻抗響應(yīng)之間的關(guān)系。 GomezGarcia等［9］采用EIS技術(shù)將恒溫氧化后復(fù)合涂層阻抗譜響應(yīng)與其機(jī)械性能相關(guān)聯(lián)，證明該技術(shù)有能力評(píng)估復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)的退化和機(jī)械性能的衰減。IS在表征YSZ、TGO以及兩者界面處微觀結(jié)構(gòu)和組成成分的演變方面具有優(yōu)勢(shì)。Ogawa等首次應(yīng)用IS技術(shù)研究了大氣等離子噴涂復(fù)合涂層退化過(guò)程中反應(yīng)層的形成和YSZ陶瓷層中裂紋的檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上，Xiao等應(yīng)用IS技術(shù)監(jiān)測(cè)了恒溫氧化下TGO的演化、YSZ面層的燒結(jié)和相變、TGO和粘結(jié)層的界面裂紋擴(kuò)展，為預(yù)測(cè)服役期間復(fù)合涂層剩余壽命奠定了基礎(chǔ)。近些年，國(guó)內(nèi)在復(fù)合涂層阻抗譜檢測(cè)方面也取得了一定成果。 廣東工業(yè)大學(xué)采用IS技術(shù)系統(tǒng)研究了高溫氧化條件下熱障涂層微觀結(jié)構(gòu)，獲得了阻抗譜值隨TGO厚度及陶瓷層微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。北京航空航天大學(xué)利用 IS技術(shù)研究了基體曲率與熱障涂層結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)系、CMAS沉積物對(duì)涂層微觀結(jié)構(gòu)的影響以及恒溫氧化過(guò)程中TGO的演化。為了減少阻抗譜法檢測(cè)誤差，湘潭大學(xué) 對(duì)不同阻抗譜測(cè)量條件進(jìn)行了數(shù)值分析，確定了測(cè)量誤差和電極尺寸之間的關(guān)系，消除了電場(chǎng)發(fā)散影響。阻抗譜檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合涂層無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用具有檢測(cè)速度快、檢測(cè)范圍廣的優(yōu)

點(diǎn)。但由于復(fù)合涂層的復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中多個(gè)元素的阻抗響應(yīng)往往相互重疊，IS檢測(cè)強(qiáng)烈依賴(lài)于電極的尺寸和接觸面積，這些都影響著復(fù)合涂層阻抗譜檢測(cè)精度。除此之外，阻抗譜檢測(cè)屬于接觸式檢測(cè)，也限制了其未來(lái)在熱障涂中的廣泛應(yīng)用。2.5光激發(fā)熒光壓電光譜技術(shù) （PLPS）材料內(nèi)部發(fā)射的某些拉曼光或熒光會(huì)隨著物體內(nèi)部的應(yīng)力變化產(chǎn)生移動(dòng)和變形，光激發(fā)熒光壓電光譜技術(shù)（PLPS）通過(guò)測(cè)定TGO中某離子（通常是Cr3+）受光激發(fā)后產(chǎn)生R1和R2雙峰型熒光光譜，進(jìn)而根據(jù)特征頻率的改變量得到應(yīng)力值，其原理如圖2-5所示?；谏鲜鲈恚琍LPS可以直接測(cè)量TGO中的局部彈性應(yīng)變能，定量分析涂層剝落之前的局部損傷程度，預(yù)測(cè)涂層剩余壽命。20世紀(jì)90年代，美國(guó)Clarke等首次采用PLPS技術(shù)對(duì)復(fù)合涂層進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)［10］，隨后該技術(shù)在復(fù)合涂層領(lǐng)域的研究工作逐步深入化。 Wen等［11］使用PLPS技術(shù)檢測(cè)EB-PVD/（Ni，Pt）AI熱障涂層中TGO層，通過(guò)探測(cè)樣品內(nèi)部微裂紋激發(fā)產(chǎn)生的光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微裂紋等缺陷存在位置的精準(zhǔn)化測(cè)量。 Wang等采用PLPS技術(shù)研究熱循環(huán)時(shí)葉片上復(fù)合涂層中殘余應(yīng)力，為揭示表面曲率對(duì)應(yīng)力演變和涂層失效行為奠定了基礎(chǔ)。T日5Ei?n圖2-5圖2-5光激發(fā)熒光壓電光譜技術(shù)原理圖和典型含Cr的aAI2O3層內(nèi)無(wú)應(yīng)力（虛線）和有應(yīng)力（實(shí)線）的R1/R2熒光光譜圖PLPS在高溫涂層無(wú)損檢測(cè)方面的研究與應(yīng)用主要集中在 EB-PVD復(fù)合涂層。激光在熱噴涂制備的復(fù)合涂層孔穴和晶界處易發(fā)生散射作用， 反射的信號(hào)較弱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。EB-PVD沉積的復(fù)合涂層具有柱狀晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，信號(hào)容易穿透，反射信號(hào)強(qiáng)。近些年，為開(kāi)拓PLPS技術(shù)在熱噴涂復(fù)合涂層無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，Lima等采用優(yōu)化PLPS數(shù)據(jù)收集參數(shù)方法評(píng)估大氣等離子噴涂復(fù)合涂層中TGO中的殘余應(yīng)力。結(jié)果表明，該方法能夠定量測(cè)量 TGO內(nèi)的殘余應(yīng)力。Yang等采用PLPS技術(shù)測(cè)量PS-PVD復(fù)合涂層中的殘余應(yīng)力，證明了其可用于表征PSPVD涂層的非破壞性檢測(cè)。目前，PLPS檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性還有待提高，未來(lái)需通過(guò)降低激光入射距離、減小儀器噪聲干擾、增加不同測(cè)試點(diǎn)等手段提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.6太赫茲時(shí)域光譜技術(shù) (THz-TDS)太赫茲波通常指頻率在0.1~10THz范圍內(nèi)的電磁波。太赫茲波的波長(zhǎng)處于毫米波和紅外線之間，屬于遠(yuǎn)紅外波段或亞毫米波段。太赫茲波具有瞬態(tài)性、寬帶性、相干性和低能性等特點(diǎn)，在安全檢查、醫(yī)療診斷和航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。圖2-6太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)基本原理通過(guò)太赫茲脈沖可以分析材料的性質(zhì)，其中太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)(THz-TDS)是目前廣泛使用的一種測(cè)量手段，其原理如圖7所示oTHzTDS利用樣品THz反射或透射光譜信息(圖2-7中左側(cè)虛線矩形框?yàn)榉瓷淠Ｊ剑覀?cè)虛線矩形框?yàn)橥干淠Ｊ?，同時(shí)獲得THz脈沖的振幅和相位信息，經(jīng)頻域變換后直接獲取折射率、吸收系數(shù)等與樣本本質(zhì)相關(guān)的光譜信息。相比于其它傳統(tǒng)的光譜干涉檢測(cè)技術(shù)或微波檢測(cè)技術(shù)THz-TD技術(shù)不需要K-K變換(Kramers-KronigAnalysis)來(lái)提取材料光學(xué)參數(shù)，不僅減少了計(jì)算量，而且提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性和精度。THz-TDS在復(fù)合涂層檢測(cè)中的應(yīng)用THz-TDS技術(shù)具有光學(xué)常數(shù)提取方便、非電離、非破壞性、成像分辨率高和能夠深度成像等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)合涂層陶瓷層無(wú)損檢測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。THz-TDS技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)方面的應(yīng)用已經(jīng)得到公。 THz-TDS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合涂層涂層厚度的精準(zhǔn)化測(cè)量。Fukuchi等［12］通過(guò)THz-TDS測(cè)量樣本的折射率，根據(jù)太赫茲波在陶瓷層表面相鄰兩次反射之間的時(shí)間差 (如圖2-7所示)計(jì)算涂層厚度。結(jié)果表明，此方法測(cè)定的六個(gè)復(fù)合涂層樣品厚度 (300~620卩m)與顯微鏡測(cè)量厚度吻合。為提高THz-TDS技術(shù)測(cè)量精度，Krimi［13］等提出了一種陶瓷層厚度測(cè)量自校準(zhǔn)方法。該方法對(duì)于厚度為 311ym涂層，測(cè)量最大偏差約3ym，即相對(duì)偏差約為1%o在復(fù)合涂層退化檢測(cè)方面，Chen等運(yùn)用THzTDS技術(shù)對(duì)TGO層、陶瓷層與金屬層界面缺陷的演化過(guò)程進(jìn)行了研究，證明了THz-TDS技術(shù)具有預(yù)測(cè)渦輪葉片熱障涂層故障的潛力；White等研究了THz-TDS成像技術(shù)在復(fù)合涂層領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片復(fù)合涂層進(jìn)行二維成像，分辨出 YSZ層的異常區(qū)域。Watanabe等通過(guò)THz-TDS評(píng)估等離子噴涂復(fù)合涂層陶瓷層的透射率和介電性能，表明THz-TDS技術(shù)不僅適用于YSZ復(fù)合涂層微觀結(jié)構(gòu)的無(wú)損評(píng)估，而且可以檢測(cè)高溫環(huán)境中涂層燒結(jié)導(dǎo)致的微觀結(jié)構(gòu)變化 （如致密化）。ND1ufITIRTISnfIII/-TDSDcr&hy.modut加ofCiacfciThickofdclKb.fUilc wida..Prln'liDflcluticily.ihicknns,kwldelamihjiwn.屮ullingunder眈kii鍛ikluniitutuxi.cltheQualityTGOJI呂dcyradjdonofYSZofTGOTGOYSZ圖2-7不同復(fù)合（熱障）涂層無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)能力2.7無(wú)損探測(cè)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展一些復(fù)合涂層服役環(huán)境惡劣復(fù)雜，其失效機(jī)理異常復(fù)雜，同時(shí)自身具有多相、多界面、非均質(zhì)等特征，尋找合適的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展涂層失效研究以及制備態(tài)、服役態(tài)涂層質(zhì)量評(píng)估具有極其重要的意義。 國(guó)外已經(jīng)將紅外、渦流等技術(shù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層檢測(cè)及評(píng)估，構(gòu)建了涂層狀態(tài)及剩余壽命評(píng)估模型，我國(guó)也陸續(xù)開(kāi)展相關(guān)研究，但仍然存在一定的差距，并在相關(guān)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目支撐下逐步縮小這一急需、關(guān)鍵技術(shù)的差距。單一的某種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)并不能綜合評(píng)定影響熱障涂層質(zhì)量和使役性能的所有內(nèi)在因素，如厚度均勻性分布、不可容忍的缺陷、厚度、界面應(yīng)力等等，往往需要采用多種檢測(cè)技術(shù)針對(duì)性的研究開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)積累