激光扫描热波无损检测技术在航空发动机涂层中的应用

涂层技术在航空发动机中的应用越来越广泛,介绍了一种基于红外热波成像技术的无损检测方法,该方法采用激光扫描作为热激励源,通过红外热像仪采集红外图像序列并进行分析,从而得到检测结果。将其应用于航空发动机涂层内部缺陷的检测中,结果表明,其能快速检测出涂层的分层缺陷,并对较小缺陷具有一定的检测能力。最后,采用金相技术对试件进行解剖分析,验证了激光扫描热波无损检测的结果,表明该技术可对航空发动机涂层缺陷进行可靠地检测。     

基于脉冲红外热成像技术的航空发动机封严涂层检测研究

航空发动机封严涂层质量检测仍然没有有效的无损检测手段,目前还是采用外观检查及破坏性检测方法完成。针对航空发动机封严涂层无损检测需求,开展脉冲红外热成像技术研究,采用闪光灯激励,实现对试件表面热激励,通过热像仪采集图像数据;为了提高图像的分辨率,采用1阶导(1-D)进行图像处理。在完成对人工制作厚度为1 mm的封严涂层试件实验检测后,发现该方法能够有效检测出试件中的2个缺陷,并可有效提取出缺陷大小信息,与实际缺陷大小基本一致,验证了脉冲红外热成像技术对封严涂层检测的有效性。     

玻璃钢蒙皮纸蜂窝材料的无损检测

玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮分层缺陷以及蒙皮与蜂窝之间的脱粘缺陷将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用红外热成像系统及超声C扫描系统分别对玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮质量及胶结质量进行检测,两种方法各有忧劣：红外热成像系统检测过程时间短,效率高,分层缺陷及脱粘缺陷均能检测到,而超声C扫描系统可检测出所有脱粘缺陷,且纸蜂窝结构清晰,但只检测出了部分蒙皮分层缺陷。     

基于数学形态学的红外热波图像缺陷的定量分析

红外热波无损检测技术是一种主动式热激励加热的红外热成像技术。在热波检测过程中,红外热成像仪所生成的图像对比度低、背景噪声高,造成缺陷判读和定量分析困难。针对红外图像存在的问题,提出了一种基于数学形态学的分水岭方法,用其对红外热波图像进行图像分割和特征提取。该方法是一种灰值分割方法,具有很强的去噪能力。试验结果表明,该方法能够很好地消除噪声干扰,并能对缺陷的位置和面积进行定量分析,具有工程应用价值。     

基于锁相红外热成像技术的电力设备防护涂层质量检测

为解决输变电设备外绝缘表面防护涂层质量检测难题，基于锁相红外热成像技术，自主研制了一款锁相红外热成像设备并进行检测试验。研制的系统采用LED(发光二极管)作为热激励源，具有启动时间短、寿命长、加热更均匀等优点。经试验验证，该锁相红外热成像系统可检测出防护涂层内部异物、防护涂层不均匀等问题，同时可以实现防护涂层厚度的测量，有望为防护涂层质量检测提供一种新方法。     

纤维增强复合材料中缺陷的红外热波成像无损检测技术

介绍了红外热波成像技术在纤维增强复合材料缺陷检测方面的应用实例,并将红外热波成像技术与传统的无损检测技术进行了比较。结果表明,红外热波成像是一种能够快速、直观、有效、准确地检测出纤维增强复合材料中分层、脱粘、气孔等典型缺陷的无损检测技术。     

红外热波成像技术在复合材料无损检测中的应用

复合材料的缺陷检测至关重要,介绍了红外热波成像技术的原理特点,重点论述了脉冲红外热波成像技术和锁相红外热波成像技术,采用上述两种技术对多种复合材料进行了检测。试验结果表明:脉冲红外热波成像技术和锁相红外热波成像技术能对多种复合材料的缺陷进行检测。     

高温压力管道红外热成像检测技术

建立了大型管道试验装置，并对带有不同几何尺寸内部开孔缺陷的四种不锈钢和20钢管进行了红外热成像检测试验。结果表明，红外热成像技术十分适用于检测高温压力管道内部腐蚀缺陷，检测灵敏度能够满足压力管道安全运行的要求。     

超声红外热成像无损评估技术

超声红外热成像技术是一种新的无损检测方法,它是利用低频超声脉冲波作用在不同的材料或者结构上,然后通过红外热像仪对被测件在脉冲波激励下产生的局部发热过程进行采集,从而判别被测件中缺陷的有无及其位置。简要介绍了国外超声红外热成像无损评估在金属材料、复合材料和陶瓷材料中疲劳裂纹、分层、脱粘等损伤检测方面的应用情况。     

超声热成像检测应用实例

简要介绍了超声热成像检测方法的基本原理和特点。该方法利用激励超声波在缺陷处产生机械振动,使缺陷处因热弹效应和滞后效应等原因释放出热量,用红外热像仪对此局部发热过程进行监测,最后对图像进行分析。由于激励信号的频率调制和特殊的图像处理方法,超声热成像检测法优势独特。对某航空碳纤维增强复合材料的检测表明,该方法能有效检测出裂纹、分层或破裂等缺陷,应用前景广阔。     

玻璃纤维复合材料分层缺陷的红外热波检测

基于红外热波无损检测技术的基本原理,运用脉冲式主动红外热波检测技术对玻璃纤维试件分层缺陷进行了检测试验,在对试件分层缺陷的热图序列进行深入研究的基础上,对图像进行了校正、滤波、增强、分割等处理,提取了丰富的有用信息,进而应用相关算法对缺陷的大小和深度进行定量。试验研究结果表明,该技术可对玻璃纤维复合材料的分层缺陷进行快速有效的检测和判别。     

An Effective Electrical Resonance-Based Method to Detect Delamination in Thermal Barrier Coating

This research proposes a simple yet highly sensitive method based on electrical resonance of an eddy-current probe to detect delamination of thermal barrier coating (TBC). This method can directly measure the mechanical characteristics of TBC compared to conventional ultrasonic testing and infrared thermography methods. The electrical resonance-based method can detect the delamination of TBC from the metallic bond coat by shifting the electrical impedance of eddy current testing (ECT) probe coupling with degraded TBC, and, due to this shift, the resonant frequencies near the peak impedance of ECT probe revealed high sensitivity to the delamination. In order to verify the performance of the proposed method, a simple experiment is performed with degraded TBC specimens by thermal cyclic exposure. Consequently, the delamination with growth of thermally grown oxide in a TBC system is experimentally identified. Additionally, the results are in good agreement with the results obtained from ultrasonic C-scanning.     

An ultrasonic testing method for detecting delamination of sprayed ceramic coating

The adhesion strength of thermal sprayed coatings is relatively low, and they sometimes tend to delaminate from the substrate during operation. In particular, sprayed ceramic coatings for thermal barriers, such as ZrO₂, often delaminate because of thermal shock; therefore, ceramic coatings are often submitted to thermal shock tests. A nondestructive inspection method using ultrasound to detect the delamination of sprayed coating was proposed. In this study, a coating model was made with acrylic plates, and an ultrasonic test was applied to investigate the precision of detecting delamination by the ultrasonic testing method. Results indicate that delamination more than 1mm in diameter can be detected by the ultrasonic testing method. Moreover, the delaminating process of sprayed coatings under thermal shock tests can be detected by this method.     

c／c复合材料内部缺陷反射式红外成像检测

为了找出C／C复合材料内部影响其热物理性能的缺陷,利用该材料的热传导性能特征,使用红外成像系统对有人工、自然缺陷的炭毡基C／C复合材料进行了检测。试验发现反射式红外成像可以检出炭毡基C／C复合材料内部的缺陷,其检测能力和材料的热性能相关,对较大人工缺陷,红外成像能检测更大埋深的缺陷;随着缺陷埋深的减少,红外成像的检测灵敏度变高,可以检出更小的缺陷。     

可见光迷彩与红外斑块分离的多梯度红外隐身涂料研究

具有高、中、低不同辐射率的三色迷彩涂料能有效降低目标表面红外辐射强度,缩短热成像系统探测距离.通过对X-烧结颜料、锌钡白、铁蓝、氧化铬绿等颜(填)料的红外透明性分析,研究涂层红外辐射率和可见光的关系,通过添加红外高反射填料,设计涂料的组成配比和颜基比,制备相同迷彩颜色、不同辐射率的多梯度红外隐身涂料,使涂层在具备热图像分割的基础上,实现可见光迷彩与红外斑块的分离,进一步降低武器装备的被识别概率.     

热障涂层脱粘裂纹缺陷的高温表征方法与演变规律EI北大核心CSCD

热障涂层在服役过程中相邻区域脱粘裂纹的扩展合并是造成陶瓷层最终剥落的重要原因,然而缺乏简单有效的无损测试方法。提出利用空腔高热阻在陶瓷层表面局部热积累,形成表面亮斑的特点,通过亮斑反向跟踪脱粘缺陷的新方法。结果表明,在界面处制备水溶性盐斑,继续喷涂陶瓷层后用水浴溶解的方式可在YSZ与金属粘结层界面有效预制特定外形与尺寸的人造脱粘裂纹缺陷;预制脱粘裂纹与表面高温亮斑尺寸呈正相关,且近似呈现为比例系数为1.031的线性关系,当预制裂纹直径大于0.4 mm时,可在涂层表面观测到亮斑,当预制裂纹直径大于0.7 mm时,用亮斑尺寸预测裂纹尺寸的相对误差低于15%;在梯度热冲击循环下,热障涂层随热冲击次数的增加,表面首先出现亮斑,随后亮斑长大、合并,在2500次左右热循环时合并速度加快,最终陶瓷层在亮斑处局部剥落。基于脱粘裂纹对于纵向热流的阻碍作用,提出一种人造脱粘裂纹缺陷的预制方法,并确立一种通过测量表面亮斑尺寸估计内部裂纹尺寸的热障涂层无损测量方法。解决了热障涂层高温缺陷难以实时观测的问题,并进一步研究了其高温演变规律,可为热障涂层的寿命预测提供数据支持。     

An infrared line scanning technique for detecting delaminations in carbon fibre tubes

A thermal nondestructive testing method based on an infrared line scanner for cylindrical specimens is presented. A seven-layered carbon-glass fibre tube with an artificial delamination was used as a test sample. A finite difference computational model of the heating of the tube was constructed in order to simulate the measurement and evaluate the capability of detecting delaminations. The numerical results show the temperature difference caused by the delamination to be well above the practical detection limit, which was verified by the actual measurements.     

相控阵兰姆波全聚焦算法的不锈钢薄板分层缺陷检测

航空金属薄板在加工时由于夹杂产生的气孔会随着使用过程中的拉伸和挤压而形成一种闭合型的分层缺陷。针对此类缺陷的检测,提出一种相控阵全聚焦成像算法与兰姆波检测结合的方法。首先从原理上分析并确定激励兰姆波的模态、频率及楔块的角度,其次对3 mm厚度不锈钢板中不同规格、形状的分层缺陷进行试验。结果表明:本研究方法能够对分层缺陷的轮廓成像;兰姆波易受缺陷上端面反射影响,导致缺陷下端面成像出现拖尾图像,且缺陷上端的定位定量精度要高于缺陷下端面;上端面缺陷的定位误差均在4%以内。     

On the thermally induced interfacial delamination of a segmented coating

The thermally induced interfacial delamination problem of a segmented coating is investigated using finite element method (FEM). The coating-substrate system, modeled as a coated semi-infinite medium with periodic segmentation cracks within coating, is assumed to be exposed to convective cooling from surface. The failure criterion based on the interfacial fracture toughness is adopted, in which the energy release rate for an interface crack is considered to be the driving force for interfacial delamination extension. The results confirm that a segmented coating has higher delamination resistance than an intact one under the same thermal transients, as the segmentation crack spacing is smaller than a critical value. Based on dimensional analysis, sensitivity analyses of the crack driving force are also obtained as a function of various dimensionless parameters such as time, convection severity and material constants. These results may provide some helpful references for the integrity of coating-substrate systems under thermal loading.