レーザーベースのゼログループ速度モードを使用して,熱障壁コーティングプレートの非接触特徴付け

科学分野:

• 材料科学 材料科学とは
• 機械工学の機械工学
• 非破壊的試験 非破壊的試験

背景:

• 熱阻害コーティング (TBC) は,航空機エンジンの長寿に不可欠ですが,高温と耐久性のために時間の経過とともに劣化します.
• TBCの厚さのモニタリングは,使用寿命を予測し,故障を防ぐために不可欠です.
• 現存する評価方法には,現地モニタリングに必要な精度や非接触能力が欠けていることが多い.

研究 の 目的:

• 熱阻害コーティングの厚さを正確に測定するための新しい非破壊的方法の開発と検証.
• ゼログループ速度 (ZGV) ラム波モードを使用して,コーティングの厚さに対する感度が向上します.
• ZGVパラメータとTBC厚さの量的な関係を確立し,信頼性の高い特徴付けを行う.

主な方法:

• Lamb波の非接触刺激と検出のために,全レーザー超音波システムが採用されました.
• ZGVに関連するパラメータを特定し,抽出するために,有限元シミュレーションが行われました.
• 最小正方形と多変数回帰分析を使用して,ZGVパラメータとコーティングの厚さを相関させました.
• レーザー超音波実験により,開発された回帰モデルが検証されました.

主要な成果:

• 特定のZGV Lambの波長パラメータとTBCの厚さとの間に,堅牢で線形的な相関が確立されました.
• 開発された方法は,TBCの厚さでは7.71%,基板の厚さでは1.55%未満の平均相対誤差を達成しました.
• この研究は,このアプローチを使用して,定量的なセラミックコーティング厚さの評価の実現可能性を実証しました.

結論:

• ZGV Lambの波ベースのアプローチは,正確なTBCの厚さ測定のための実行可能な非接触技術を提供します.
• この方法は,航空宇宙アプリケーションの非破壊的評価において大きな進歩をもたらします.
• ラム波分析とモデルベースの回帰を組み合わせることで,セラミックコーティングの正確な定量評価が可能になります.