【摘 要】
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为了获得性能优良、质量可靠的涂层结构，在涂层产品加工制造过程中，必须对其厚度、密度、弹性模量和界面结合质量等加以控制和表征。超声检测具有被测对象范围广、检测灵敏度高、对人体无害以及便于现场使用等优点，在材料无损检测和表征中应用最为广泛。然而，由于涂层材料不同于块体材料，其在厚度方向具有微尺度的特点，且部分涂层具有多相、非均匀特性，或者性能显现一定的各向异性等，给超声检测技术带来很大挑战。总体而言，
【机 构】
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大连理工大学 材料科学与工程学院,辽宁大连 116024
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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为了获得性能优良、质量可靠的涂层结构，在涂层产品加工制造过程中，必须对其厚度、密度、弹性模量和界面结合质量等加以控制和表征。超声检测具有被测对象范围广、检测灵敏度高、对人体无害以及便于现场使用等优点，在材料无损检测和表征中应用最为广泛。然而，由于涂层材料不同于块体材料，其在厚度方向具有微尺度的特点，且部分涂层具有多相、非均匀特性，或者性能显现一定的各向异性等，给超声检测技术带来很大挑战。总体而言，超声法检测涂层的难点主要表现为以下四方面：(1)涂层组织结构及物理力学特性受制备工艺影响大，导致涂层的声学性能存在波动性；(2)涂层特有的多界面结构造成超声波界面回波混叠并发生干涉，信号组成复杂；(3)涂层通常为多相结构，不同种类的粒子形状、尺寸及分布随机，超声波散射衰减机理复杂；(4)对于非均匀特性涂层，超声波传播过程中还会发生频散，产生波形畸变，进一步增加了波形分析的难度。针对传统超声检测技术难以有效表征涂层结构的现状，本课题组将随机介质理论和统计学方法相结合，依据对涂层显微组织及声学性能的观察测试结果，率先提出了随机孔隙模型建模方法，所建立的涂层模型与材料实际情况更为相符，在此基础上将实验测试与数值模拟手段相结合，围绕涂层厚度、密度、弹性模量以及界面结合质量的无损检测开展研究。结果 表明，采用超声脉冲回波技术，结合信号分析方法，能够较准确测量厚度在百微米左右的热障涂层厚度和密度；可以在一定条件下对涂层弹性模量进行无损表征。利用超声检测技术对多种涂层的界面结合质量进行了测试，超声检测结果与金相解剖结果具有良好的一致性。
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