Отправить статью по E-mail 
Терагерцовое обнаружение и оценка толщины теплозащитного покрытия
- Авторы: Хань Б.1, Ли Ц.2, Хэ Ц.2, Чжан Ч.1,3, Чжао Ю.1, Ванг Х.1
-
Учреждения:
- Пекинский технологический институт
- Институт технологии обработки поверхности Китайской академии механизации сельского хозяйства
- Столичный педагогический университет
- Выпуск: № 3 (2025)
- Страницы: 68-78
- Раздел: Тепловые методы
- URL: https://journals.rcsi.science/0130-3082/article/view/284932
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0130308225030062
- ID: 284932
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Теплозащитные покрытия в основном используются для тепловой защиты лопаток турбин, и точное неразрушающее измерение их толщины является ключевым фактором для оценки качества лопаток. В данной статье используется система отражательной терагерцовой спектроскопии с временной диаграммой направленности для измерения толщины образцов теплозащитных покрытий, получен показатель преломления нескольких образцов теплозащитных керамических покрытий при различных условиях подготовки в терагерцовом диапазоне частот. Затем отражательная терагерцовая измерительная система используется для получения сигналов во временной области образцов теплозащитных покрытий при различных условиях подготовки, извлечения различных характеристик во временной области, расчета толщины покрытия и их сравнения. Исследовано явление уширения формы волны, вызванное дисперсией при передаче терагерцовых волн в различных образцах, и качественно проанализировано влияние уширения формы волны на измерение толщины теплозащитного покрытия. По сравнению с результатами металлографического измерения толщины, отклонение результатов находится в пределах погрешности, а результаты сравнения демонстрируют хорошую согласованность. Это также является полезным справочным материалом для использования терагерцовой технологии для определения толщины теплозащитных покрытий на лопатках турбин и оценки качества конструкции.
Полный текст
Об авторах
Бин Хань
Пекинский технологический институт
Email: yjzhao@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 5, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100081
Цзяньчао Ли
Институт технологии обработки поверхности Китайской академии механизации сельского хозяйства
Email: yjzhao@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 12, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100083
Цин Хэ
Институт технологии обработки поверхности Китайской академии механизации сельского хозяйства
Email: yjzhao@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 12, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100083
Чжэньвэй Чжан
Пекинский технологический институт; Столичный педагогический университет
Email: yjzhao@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 5, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100081; Западная дорога, 105, Северная 3-я кольцевая дорога, район Хайдянь, Пекин, 100048
Юэцзинь Чжао
Пекинский технологический институт
Автор, ответственный за переписку.
Email: yjzhao@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 5, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100081
Хуэйин Ванг
Пекинский технологический институт
Email: wanghuiying@bit.edu.cn
Китай, Саут-Стрит, 5, Чжунгуаньцунь, район Хайдянь, Пекин, 100081
Список литературы
- Darolia R. et al. Thermal barrier coatings technology: critical review, progress update, remaining challenges and prospects // International materials reviews. 2013. V. 58. No. 6. P. 315—348.
- David R.C., Simon R.P. et al. Thermal barrier coating materials // Materials Today. 2005. V. 8. No. 6. P. 22—29.
- Yong L., Chen Z., Mao Y. et al. Quantitative evaluation of thermal barrier coating based on eddy current technique // NDT and E international. 2012. V. 50. P. 29—35.
- Zhang D., Yu Y., Lai C. et al. Thickness measurement of multi-layer conductive coatings using multi-frequency eddy current techniques // Nondestructive testing and evaluation. 2016. V. 31. No. 3. P. 191—208.
- Chen H.L.R., Zhang B., Alvin M.A. et al. Ultrasonic detection of delamination and material characterization of thermal barrier coatings // Journal of thermal spray technology. 2012. V. 21. No. 6. P. 1184—1194.
- Ma Z., Zhao Y., Luo Z. et al. Ultrasonic characterization of thermally grown oxide in thermal barrier coating by reflection coefficient amplitude spectrum // Ultrasonics. 2014. V. 54. No. 4. P. 1005—1009.
- Zhao Y., Chen J., Zhang Z. Nondestructive characterization of thermal barrier coating by noncontact laser ultrasonic technique // Optical engineering. 2015. V. 54. No. 9. P. 094—104.
- David R.C., Simon R.P. Thermal barrier coating materials // Materials Today. 2005. V. 8. No. 6. P. 22—29.
- Stoik C., Bohn M., Blackshire J. Nondestructive evaluation of aircraft composites using transmissive terahertz time domain spectroscopy // Optics Exp. 2008. V. 16. No. 21. P. 17039—17051.
- Su K., Shen Y.C., Zeitler J.A. Terahertz sensor for non-contact thickness and quality measurement of automobile paints of varying complexity // IEEE Transactions on Terahertz Science & Technology. 2014. V. 4. No. 4. P. 432—439.
- Krimi S., Klier J., Jonuscheit J. et al. Highly accurate thickness measurement of multi-layered automotive paints using terahertz technology // Applied Physics Letters. 2016. V. 109. P. 021105.
- Xiao L.W., Xie J.H., Song K. et al. Experimental Study on Thermal Barrier Coating Thickness Measurement of Key Component of Aero-enigine Based on Eddy-current Method // Failure Analysis and Prevention. 2020. V. 15. No. 2. P. 101—108.
- Garcia-Martin J., Gómez-Gil J., Vázquez-Sánchez E. Non-Destructive Techniques Based on Eddy Current Testing // Sensors. 2011. V. 11. No. 2. P. 2525—2565.
- Zhang H., Xu L.K., Hou W.T. et al. Determination of Thickness of Ti/IrO_2-Ta_2O_5 Oxide Anode Coating by X-Ray Fluorescence // Journal of Materials Protection. 2010. V. 43. No. 2. P. 67—69.
- Jain S.K., Gupta P.P., Eapen A.C. An X-Ray Fluorescence Method for Coating Thickness Measurement // X-Ray Spectrometry. 1979. V. 8. No. 1. P. 11—13.
- White J., Fichter G., Chernovsky A. et al. Time domain terahertz non-destructive evaluation of aeroturbine blade thermal barrier coatings. Review of quantitative nondestructive evaluation // American Institute of Physics. 2009. V. 28.
- Fukuchi T., Fuse N. et al. Measurement of topcoat thickness of thermal barrier coating for gas turbines using terahertz waves // IEEJ Trans Fundam Mat. 2012. V. 132. P. 166—172.
- Fukuchi T., Fuse N. et al. Measurement of refractive index and thickness of topcoat of thermal barrier coating by reflection measurement of terahertzwaves // IEEJ Trans Fund Mater. 2012. V. 132. No. 9. P. 702—708.
- Fukuchi T., Fuse N., Okada M. et al. Topcoat thickness measurement of thermal barrier coating of gas turbine blade using terahertz wave // Electrical engineering in Japan. 2014. V. 189. No. 1. P. 1—8.
- Krimi S., Klier J. et al. Self-Calibrating Approach for Terahertz Thickness Measurements of Ceramic Coatings. 2016.
- Ye D.D., Wang W.Z., Huang J.B., Lu X. et al. Nondestructive interface morphology characterization of thermal barrier coatings using terahertz time-domain spectroscopy // Coatings. 2019. V. 9. No. 2. P. 89.
- Cao B.H., Wang M.Y., Li X.H. et al. Noncontact Thickness Measurement of Multilayer Coatings on Metallic Substrate Using Pulsed Terahertz Technology // IEEE Sensors Journal. 2020. V. 20. No. 6. P. 3162—3171.
- Watanabe M., Kuroda S., Yamawaki H., Shiwa M. Terahertz dielectric properties of plasma-sprayed thermal-barrier coatings // Surf. Coat. Technol. 2011. V. 205. No. 19. P. 4620—4626.
- Ye D.D., Wang W., Zhou H.T. et al. In-situ evaluation of porosity in thermal barrier coatings based on the broadening of terahertz time domain pulses: simulation and experimental investigations // Opt. Express. 2019. V. 27. P. 28150—28165.
- Ye D.D., Wang W.Z., Zhou H. et al. Nondestructive Evaluation of Thermal Barrier Coatings Interface Delamination Using Terahertz Technique Combined with SWT-PCA-GA-BP Algorithm // Coatings. 2020. V. 10. No. 9. P. 859.
- Chen C.C., Lee D.J., Pollock T. et al. Pulsed-terahertz reflectometry for health monitoring of ceramic thermal barrier coatings // Optics express. 2010. V. 18. No. 4. P. 3477—3486.
- Dong J., Locquet A., Citrin D.S. Terahertz Quantitative Nondestructive Evaluation of Failure Modes in Polymer-Coated Steel // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2017. V. 23. No. 4. P. 1—7.
- Dorney T.D., Baraniuk R.G., Mittleman D.M. Material parameter estimation with terahertz timedomain spectroscopy // Journal of the Optical Society of America (Optics Image Science and Vision). 2001. V. 18. No. 7. P. 1562—1571.
- Zhang Z.W., Jia R., Xu J. et al. Quasi-optical measurement and complex refractive index extraction of flat plate materials using single time-domain transmission model in Y-Band // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2022. V. 70. No. 11. P. 5224—5233.
Дополнительные файлы
