RCC复合材料涂层厚度的涡流法测量技术研究

摘要

碳纤维增强碳基（RCC）复合材料作为先进的材料已被广泛用于制作航空航天关键零部件，这类材料常常工作于超高温的环境中，为了防止其被氧化烧蚀，需要在复合材料的表面镀一层抗氧化的碳化硅涂层，涂层厚度范围约为40～200μm。抗氧化涂层的厚度直接影响零部件的稳定性，对于确保航空航天器的正常工作具有重要意义，利用涡流检测法是测量此类薄抗氧化涂层厚度最为有效的手段之一。
　　本文首先从理论出发，表述了涡流法检测及测厚的理论基础，根据所研究的碳纤维复合材料基体与涂层的特性，结合有限元仿真，分析了涡流提离效应、基体材料电导率不均匀性、涂层材料电导率不均匀性与涂层厚度变化对涡流检测信号的影响，分析结果表明通过选择合适的检测参数，涡流法可以用于复合材料的涂层厚度测量。然后，在理论分析的基础上选用合适的涡流检测仪和研制相匹配的专用涡流测厚探头，利用涡流检测仪和测厚探头开展碳纤维复合材料试块涂层厚度的测量试验研究，测量确定涡流检测设备的最佳检测参数，探究设备检测分辨能力的大小和检测灵敏度，确定测量范围，通过多项式拟合分析涡流检测信号与覆盖层厚度之间的定量关系，同时测量带有不同厚度涂层的复合材料试块，得出其当量厚度值，并对测量结果进行数据处理与分析，评价试块表面的涂层厚度分布状况。最后，利用扫描电子显微镜观察分析试块剖面的微观形貌，测量涂层厚度，开展基体材料的不均匀性测量试验，探究涡流法测量的精度。
　　通过理论分析和试验研究结果表明，利用涡流检测仪和专用涡流测厚探头可以实现RCC复合材料表面SiC涂层厚度的有效测量与评价，为此类材料涂层厚度的测量提供了一种可靠的解决方法。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 涡流检测技术概述

1.3 国内外研究进展及现状

1.4 课题研究主要内容

1.5 本章小结

第二章 复合材料涂层厚度涡流法测量的理论基础

2.1 涡流法检测的电磁理论基础

2.2 涡流法测厚的基本原理

2.3 RCC复合材料基体和涂层的材料特性

2.4 RCC复合材料涂层厚度涡流法测量的有限元分析

2.5 本章小结

第三章 涡流仪的选择与专用测厚探头的研制

3.1 涡流仪器的选择

3.2 RCC复合材料涂层厚度涡流测量专用探头的研制

3.3 本章小结

第四章 RCC复合材料涂层厚度涡流法测量试验研究

4.1 试验设备与研究内容

4.2 测试试验研究

4.3 试验结果数据处理与涂层厚度分布等高图显示

4.4 试验结果分析

4.5 本章小结

第五章 RCC复合材料涂层厚度涡流法测量的精度验证试验

5.1 RCC复合材料扫描电镜测量试验研究

5.2 基体材料的不均匀性测量试验

5.3 精度验证试验结果分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 展望

参考文献

发表论文情况说明

致谢

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