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原文传递一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法

专利名称：	一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法
摘要：	本发明提供一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，包括：制备一组未受CMAS腐蚀的和N组受CMAS腐蚀程度不同的热障涂层试样，N至少为2且N为正整数；选取其中一组热障涂层试样进行太赫兹光谱测试；计算热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数；对其余热障涂层试样重复上述步骤，分析未受CMAS腐蚀的和受CMAS腐蚀程度不同的热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数的变化规律；对待测样品重复上述步骤，并根据变化规律判断待测样品是否受CMAS腐蚀及腐蚀程度。本发明可以实现对热障涂层中CMAS的高效无损检测，具有不破坏和污染样品，数据处理过程简便，检测结果精度高及检测过程无辐射对人体安全等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	华东理工大学
发明人：	王卫泽;李元军;叶东东;方焕杰;黄继波;陈伟强;轩福贞;涂善东
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910771456.0
公开号：	CN110455739A
代理机构：	上海智信专利代理有限公司
代理人：	邓琪
分类号：	G01N21/3563(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200237上海市徐汇区梅陇路130号
主权项：	1.一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，包括：步骤S1：制备一组未受CMAS腐蚀的和N组受CMAS腐蚀程度不同的热障涂层试样，N至少为2且N为正整数；步骤S2：选取其中一组热障涂层试样，在未安装所述热障涂层试样和安装所述热障涂层试样时分别进行太赫兹光谱测试，得到参考时域波形和试样时域波形；步骤S3：根据参考时域波形和试样时域波形分别计算所述热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数；步骤S4：对其余N组热障涂层试样重复所述步骤S2-S3，分析未受CMAS腐蚀的和受CMAS腐蚀程度不同的热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数的变化规律；步骤S5：对一待测样品重复所述步骤S2-S3，并根据所述步骤S4中的变化规律，判断待测样品是否受CMAS腐蚀及腐蚀程度。 2.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述热障涂层试样为YSZ热障涂层试样。 3.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S11：采用大气等离子喷涂工艺制备N+1组热障涂层片；步骤S12：采用CMAS在腐蚀温度下腐蚀其中N组热障涂层片，腐蚀温度在CMAS的完全熔化温度以上。 4.根据权利要求3所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，N＝2，且在所述步骤S12中，腐蚀第一组热障涂层片的时间为0.5h，腐蚀第二组热障涂层片的时间为2h。 5.根据权利要求3所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，在所述步骤S12中，所述CMAS的各组分的质量百分数分别为42.4SiO2-44.7CaCO3-4.8Al2O3-2.4MgO-Na2CO3-1.7K2CO3-2.8Fe2O3(wt％)。 6.根据权利要求5所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，所述步骤S12包括：步骤S121：根据所述CMAS的各组分的质量百分数分别称取适量的SiO2、CaCO3、Al2O3、MgO、K2CO3和Fe2O3粉末；步骤S122：将SiO2、CaCO3、Al2O3、MgO、K2CO3和Fe2O3粉末混合，在球磨机中球磨；将混合好的粉末放入刚玉坩埚中，在1550℃的马弗炉中保温4小时，得到烧结后的玻璃态CMAS；步骤S123：取出玻璃态CMAS，用锤子敲碎后研磨并筛选得到CMAS粉末；步骤S124：测量所述热障涂层片的直径并求出其面积，然后根据CMAS的密度求出所需要的CMAS粉末的量，称取CMAS粉末置于N组所述热障涂层片上，用酒精混合涂匀，置于1300℃的马弗炉中腐蚀，取出空冷。 7.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述太赫兹光谱测试采用一透射式的太赫兹时域光谱系统进行；且所述步骤S2还包括：在进行太赫兹光谱测试之前，将所述太赫兹时域光谱系统的太赫兹辐射源、太赫兹探测器和样本架放置于一充满氮气的密封罩中，待所述太赫兹时域光谱系统开机稳定后，往密封罩中充氮气，直到空气湿度控制在2％以下。 8.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将参考时域波形和试样时域波形分别进行傅里叶变换，得到参考频域波形和试样频域波形，然后利用基于菲涅尔公式的解析法得到所述热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数，该光学特征参数包括折射率和吸收系数。 9.根据权利要求8所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，所述热障涂层试样在太赫兹频段的光学特征参数为：其中，n(ω)为热障涂层试样在太赫兹频段的折射率，α(ω)为热障涂层试样在太赫兹频段的吸收系数，ω为角频率，ψ(ω)为试样频域波形和参考频域波形的相位差，ρ(ω)为试样频域波形和参考频域波形的振幅比。 10.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层中CMAS的检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述变化规律包括：受CMAS腐蚀的热障涂层试样的折射率增大，受CMAS腐蚀的热障涂层试样使得太赫兹特征吸收峰的强度减小。
所属类别：	发明专利