[发明专利]基于压电阻抗法的热障涂层热生长氧化层无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压电阻抗法的热障涂层热生长氧化层无损检测方法，其属于材料无损检测与评价技术领域。

背景技术

迄今为止，尚未见到可直接用于热障涂层热生长氧化层检测的实用化压电阻抗方法。由于热障涂层内部存在一定数量与外界连通的孔隙和裂纹，使其在服役过程中容易造成氧化性气氛的侵入，经过一段时间使用后在涂层与粘结层界面会生成热生长氧化层。热生长氧化层的出现严重降低了热障涂层的使用寿命，8-10μm厚的热生长氧化层即足以引起涂层脱落，因此对热生长氧化层的检测具有重要意义。热生长氧化层的特点是：厚度较薄(几个微米)，且与涂层及基体之间形成多层的复杂结构，这两个特点增加了其检测难度。目前，常用的两种检测方法是光致发光荧光光谱法和交流阻抗谱法。如英国学者Selcuk等在“The evolution of residual stress in the thermally grown oxide on Pt diffusion bond coats in TBCs”一文中，通过测定热生长氧化层中Cr³⁺离子的荧光光谱，对其生长程度进行了检测。美国学者Wu等在“Failure detection of thermal barrier coatings using impedance spectroscopy”一文中，通过测量热生长氧化层形成过程中涂层结构交流电阻抗信号的变化，对其生成状况进行了检测。目前已有方法存在的不足表现为，试样制备及后续数据处理过程复杂，干扰因素多，检测效率低等，因而目前还只限于实验室研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于压电阻抗法的热生长氧化层无损检测方法，它适用于检测热障涂层内部是否形成热生长氧化层。

本发明的技术方案是：一种基于压电阻抗法的热障涂层热生长氧化层无损检测方法，使用强力胶将压电晶片粘贴于涂层试样上表面待检测部位，在所述压电晶片上表面焊接上、下电极的连接导线，连接导线与阻抗分析仪之间采用电气连接；将粘贴有压电晶片的涂层试样放置于泡沫板上；借助计算机对阻抗分析仪测得的压电晶片的电阻抗信号进行分析；检测热生长氧化层时采用的测量步骤如下：

(1)设定阻抗分析仪的测量参数；

(2)利用阻抗分析仪在兆赫级频率范围内对氧化前的涂层试样进行电阻抗模值信号测量；

(3)根据电阻抗模值信号幅度谱，在兆赫级频率范围内选取谐振峰幅度明显、分布集中的频带作为检测频段，确定采样点数和采样频率；

(4)根据步骤确定的检测频段，以固定采样频率的方式分别对氧化前后的涂层试样进行电阻抗模值信号测量；

(5)将涂层试样(4)氧化前后电阻抗模值信号的测量数据代入到式1中，

RMSD(%)=Σi=1n(yi-xi)2Σi=1nxi2×100---(1)]]>

式中：n为采样数据点数，x_i和y_i分别是氧化前后涂层试样(4)电阻抗模值信号的测量结果，经计算得到涂层试样的氧化损伤识别指数RMSD值，并对热生长氧化层的形成进行表征。