[发明专利]一种热障涂层结构模拟脱粘缺陷界面热阻等效试件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热障涂层结构模拟脱粘缺陷界面热阻等效试件及其制备方法，所述试件包括高温合金基体、热障涂层和热阻填充材料，其中：热障涂层喷涂在高温合金基体的上表面；高温合金基体的上表面加工有盲孔；热阻填充材料填充在盲孔中。本发明的模拟脱粘缺陷试件从形态上来看更加接近真实脱粘缺陷，且在涂层与高温合基体之间添加高铝耐火纤维绝热材料模拟等效热阻，使试验效果更加接近真实值。试验结果表明本发明的温差比盲孔温差大。本发明能根据填充高铝耐火纤维的大小和体积控制缺陷的位置和尺寸，且热波在被测试件中的热传导与真实情况相似。本发明的界面热阻等效方法应用在热障涂层结构脱粘缺陷及其他类型缺陷的检测效果中具有良好的效果。

技术领域

本发明涉及一种热障涂层结构模拟脱粘缺陷试件及其制备方法。

背景技术

热障涂层材料具有低热导性、耐高温氧化等特点，被广泛于航空航天、动力机械、核化工等高温、高热流环境中。热障涂层通常在高温高热流环境下工作，工作过程中所产生的热应力以及制备过程中金属缓冲层处产生的残余应力，易使金属缓冲层处含缺陷部分出现应力集中现象，促使缺陷不断扩大，造成陶瓷层从金属基体上剥落，产生脱粘缺陷，从而导致热障涂层提早失效。因而利用新型无损检测技术对热障涂层结构脱粘缺陷进行检测非常必要。红外热波检测技术具有单次检测面积大、速度快、非接触、可单面检测、可在现场使用、安全以及操作简便等优点。

同时，热障涂层本身即是对热传导起阻碍作用的涂层，本质上就是为达到某一热传导目的所制备的物质结构，通过热传导的异常反映热障涂层的损伤缺陷非常直观可靠。由于在热障涂层结构试件中制备模拟脱粘缺陷尚未有较佳的方法，当前应用最多的是利用盲孔模拟材料表面下脱粘缺陷的方法来代替真实脱粘缺陷，采用这种方法制备的脱粘缺陷在热流传递流向上（几何形态上）与真实脱粘缺陷有着明显差异，这种差异会使温差相差较大（改变热波在试件中的传递流向，在一定程度上影响了热障涂层结构模拟脱粘缺陷红外热波无损检测试验结果）。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种能够控制缺陷的位置和尺寸且热波在试件中的传递流向与真实情况更加逼近的热障涂层结构模拟脱粘缺陷界面热阻等效试件及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种热障涂层结构模拟脱粘缺陷界面热阻等效试件，包括高温合金基体、热障涂层和热阻填充材料，其中：

所述热障涂层喷涂在高温合金基体的上表面；

所述高温合金基体的上表面加工有盲孔；

所述热阻填充材料填充在盲孔中。

一种上述热障涂层结构模拟脱粘缺陷界面热阻等效试件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：高温合金基体的上表面用五轴机床加工不同直径和深度的盲孔；

步骤二：将高温合金基体放置到喷砂装置内底座上，高温合金基体在丙酮中清洗除油后，对加工完成后的高温合金基体上表面进行光滑处理；

步骤三：在盲孔中按直径和深度填充足量的热阻填充材料，保证顶部与高温合金基体上表面齐平；

步骤四：在高温合金基体上表面进行激光熔覆技术喷涂热障涂层。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的模拟脱粘缺陷试件从形态上来看更加接近真实脱粘缺陷，且在涂层与高温合金基体之间添加高铝耐火纤维绝热材料模拟等效热阻，使试验效果更加接近真实值。试验结果表明本发明的温差比盲孔温差大。

2、本发明能根据填充高铝耐火纤维的大小和体积控制缺陷的位置和尺寸，且热波在被测试件中的热传导与真实情况相似。

3、本发明的界面热阻等效方法应用在热障涂层结构脱粘缺陷及其他类型缺陷的检测效果中具有良好的效果。