Caracterización sin contacto de placas de recubrimiento de barrera térmica mediante modos de velocidad de grupo cero...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ingeniería Mecánica
• Ensayos No Destructivos

Sus antecedentes:

• Los recubrimientos de barrera térmica (TBC) son vitales para la longevidad de los motores de aeronaves, pero se degradan con el tiempo debido a las altas temperaturas y al desgaste.
• El monitoreo del espesor del TBC es esencial para predecir la vida útil y prevenir fallas.
• Los métodos de evaluación existentes a menudo carecen de la precisión o las capacidades sin contacto requeridas para el monitoreo in situ.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un método no destructivo novedoso para medir con precisión el espesor de los recubrimientos de barrera térmica.
• Utilizar modos de ondas de Lamb de velocidad de grupo cero (ZGV) para una mayor sensibilidad al espesor del recubrimiento.
• Establecer una relación cuantitativa entre los parámetros ZGV y el espesor del TBC para una caracterización confiable.

Principales métodos:

• Se empleó un sistema ultrasónico totalmente láser para la excitación y detección sin contacto de ondas de Lamb.
• Se realizaron simulaciones de elementos finitos para identificar y extraer parámetros relacionados con ZGV.
• Se utilizaron análisis de regresión lineal y multivariante para correlacionar los parámetros ZGV con el espesor del recubrimiento.
• Los experimentos ultrasónicos láser validaron los modelos de regresión desarrollados.

Principales resultados:

• Se estableció una correlación lineal robusta entre parámetros específicos de las ondas de Lamb ZGV y el espesor del TBC.
• El método desarrollado logró errores relativos promedio de menos del 7,71% para el espesor del TBC y del 1,55% para el espesor del sustrato.
• El estudio demostró la viabilidad de la evaluación cuantitativa del espesor del recubrimiento cerámico utilizando este enfoque.

Conclusiones:

• El enfoque basado en ondas de Lamb ZGV proporciona una técnica viable y sin contacto para la medición precisa del espesor del TBC.
• Este método ofrece un avance significativo en la evaluación no destructiva para aplicaciones aeroespaciales.
• La combinación del análisis de ondas de Lamb con la regresión basada en modelos permite la evaluación cuantitativa precisa de recubrimientos cerámicos.