一种基于超声表面波的涂层性能特征参数反演方法

摘要

工程结构件大多在材料表面首先受到恶劣的服役环境(重载、高温、腐蚀等)的作用而发生劣化,工件寿命很大程度上决定于材料表面层的性能,通常采用表面改性和表面涂层等方法来提高材料的表面性能.工程上无损地测试和表征材料表面性能的技术手段还非常欠缺.基于激光超声表面波技术建立表面性能特征参数的检测和表征方法,针对基于一维傅里叶变换计算相延迟确定表面波频散曲线的复杂性,采用二维傅里叶变换获得了频散关系.提出了双点法计算涂层参数,即利用试验频散曲线关系导出了涂层厚度h和弹性模量E的组合方程,通过求解组合方程而得到h和E.对厚度在70～230μm范围内变化的铜涂层试样,进行了金相法和激光超声表面波法涂层厚度与弹性模量测量.与金相法的测量结果相比较,超声表面波法测涂层厚度的标准误差为1.5μm,测涂层厚度的相对误差小于5％.测得各试样的铜涂层弹性模量为104～114GPa,与块体铜的弹性模量110GPa基本相当.