CN105510213A - 一种热障涂层失效的测试***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热障涂层失效的测试***及方法，该***包括：用于涂层热冲击寿命检测的高温强热流密度循环热考核装置，其具备：用于固定涂层试样的固定单元，和对所述涂层试样进行循环加热的加热单元；用于涂层失效的声发射信号检测装置，其具备对涂层失效过程中的声发射信号进行检测的声发射传感器，接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点的声发射信号处理单元。本发明用于高温强热流密度循环热冲击条件下热障涂层失效的原位动态无损实时在线监测。

Description

一种热障涂层失效的测试***及方法

技术领域

本发明涉及热障涂层性能检测领域，具体地，涉及一种热障涂层失效的测试***及方法，尤其是，涉及一种用于高温强热流密度循环热冲击条件下热障涂层失效的原位动态无损实时在线监测的联合测试***及测试方法。

背景技术

热障涂层在高温条件下的失效一直是热障涂层研究关注的重点命题。通过对热障涂层失效模式与失效机制的研究，有助于判断热障涂层的破坏方式及服役破坏的临界点。热障涂层在高温服役条件下的失效是一个高度非线性的过程。它的失效形式和破坏的临界点是温度，温度梯度，材料本构，残余应力，外部腐蚀性介质，外部空气对流系数的函数。但涂层的失效归根结底都是涂层内部或界面处裂纹萌生，扩展及传播，最后发生涂层剥落。

对热障涂层失效的检测通常有有损的方法和无损的方法，有损的方法，通常会一定程度上破坏涂层样品，会使得涂层内部萌生和产生裂纹从而掩盖了涂层失效的真实信息。而无损检测方法则不需要破坏涂层样品，更能真实地反映涂层实际破坏情况。

声发射技术利用涂层内部发射裂纹时，产生弹性应变能，以应力波的形式对外释放能量，通过灵敏的电子仪器能够将此应力波采集，并经过集成放大得到声发射信号，通过信号的反馈反推材料失效的“源”的信息。

先前对热障涂层失效方面的无损表征，特别是声发射方面的研究大多集中在常温条件下，如弯曲载荷下（三点弯曲，四点弯曲，剪切），单轴向载荷（拉伸和压缩）等条件下的声发射信号检测与分析，在高温条件下涂层失效的声发射信号检测主要是针对空气炉加热-水淬这种形式的热震失效，主要采用波导杆技术将波导杆焊接在被测涂层样品，通常为高温合金或不锈钢基体的侧面或背部，从而检测涂层的失效过程，该过程的不足之处在于由于波导杆长度受到实验装置和环节的制约，因此声发射信号会发生一定程度上的衰减和失真，给声发射信号的分析带来了极大的困难，从而不容易判断涂层失效的“源”的信息。

发明内容

鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种热障涂层失效的测试***及方法，用于高温强热流密度循环热冲击条件下热障涂层失效的原位动态无损实时在线监测。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明所提供的热障涂层失效的测试***，包括：用于涂层热冲击寿命检测的高温强热流密度循环热考核装置，其具备：用于固定涂层试样的固定单元，和对所述涂层试样进行循环加热的加热单元；用于涂层失效的声发射信号检测装置，其具备对涂层失效过程中的声发射信号进行检测的声发射传感器，接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点的声发射信号处理单元。

本发明集成了高温强热流密度循环热考核装置和声发射信号检测装置两大单元，一方面能够模拟涂层在风洞测试环境下即高马赫数考核条件下的失效破坏，能够近似仿真涂层失效过程，为涂层在极端苛刻条件下的失效在实验室内部实现了动态的测试。此外，在此基础上搭配了声发射信号检测装置，能够对在强热流密度循环考核条件下涂层的失效过程进行了原位实时动态在线监测，为实现涂层临界破坏点预测及涂层最终寿命评估了提供了一个崭新而又有力的工具。

具体地，本发明集成了高温强热流密度循环热考核装置和声发射信号检测装置两大单元，两大单元相耦合，共同发挥作用，既实现了涂层在高温强热流密度考核条件下热循环寿命的考核，同时实现了涂层失效过程的原位动态无损在线监测。

通过本发明可以近似仿真涂层在实际风洞考核条件下的热循环寿命，还能够通过声发射信号的分析处理进一步分析涂层在表面和背面存在温度梯度情况下涂层的失效机制，为涂层工程化应用和涂层制备工艺优化提供重要的理论指导和技术支撑。

通过本发明的声发射信号检测，可以***涂层破坏的临界时间点，根据此临界时间点可以用红外测温仪进一步反馈涂层表面温度，用摄像机可有选择的观测涂层表面剥落破坏的情况，而不需要随时观测涂层表面剥落情况，省去了人力。

又，在本发明中，也可以是，所述加热单元包括用于对所述涂层试样的表面喷射火焰的加热器。

根据本发明，可通过对涂层试样的表面喷射火焰的加热器实现对涂层试样的高温考核。优选地，可以通过该加热器对涂层试样的表面喷射氧丙烷火焰。

又，在本发明中，也可以是，所述固定单元包括用于夹持所述涂层试样的工装。

根据本发明，通过该工装可有利于将涂层试样夹持固定于高温强热流密度循环热考核装置中。

又，在本发明中，也可以是，所述高温强热流密度循环热考核装置具有使循环加热后的所述涂层试样进行冷却的循环冷却机构。

例如可以是，在每个循环的加热阶段结束后，旋转转台做45度角旋转，切换工位，诸如高温氧丙烷火焰那样的加热器对另外的涂层试样进行加热，先前加热的涂层样品被切换到冷却状态，涂层试样表面和/或高温合金基体背面均用诸如压缩空气管等构件通入压缩空气对其进行冷却。此外，沿着声发射工装的轴向方向或高温合金基体背面的法线方向，压缩空气管里的压缩空气对准工装夹具后侧的螺纹孔及传感器进行冷却。待每个循环的冷却阶段结束后，转台又朝着先前的反方向再做45度角旋转，进入下一个循环的加热阶段。

根据本发明，在循环冷却过程中，例如对试样的正面即涂层的表面施加压缩空气流进行冷却，同时在试样的背面也施加压缩空气流进行冷却。在声发射工装的轴线方向即高温合金基体背面的法线方向也同时施加压缩空气冷却，冷却的效果使得涂层在每个循环的冷却阶段内，整个试样降到测试现场的室内环境温度。

又，在本发明中，也可以是，所述高温强热流密度循环热考核装置具有循环切换试样工位的切换机构。优选地，该切换机构可为旋转转台。

根据本发明，能够保证声发射***中的声发射传感器得到比较好的冷却效果。

又，在本发明中，也可以是，所述声发射信号检测装置可装卸地固定在与所述高温强热流密度循环热考核装置对应的试样工位上。

根据本发明，声发射信号检测装置比较容易方便地固定在高温强热流密度循环热考核装置对应的试样工位上，具有安装方便，拆卸简易的特点。

又，在本发明中，也可以是，所述声发射信号检测装置具有声发射信号接触与耦合通道。该通道即是声发射信号传输的路径，为保证发射信号传输路径畅通，在声发射信号测试工装连接的各个界面处采用高温传声胶耦合，从而保证采集到的声发射信号不失真并且信号连续不间断。

根据本发明，涂层热循环考核与声发射信号检测同步进行，声发射信号能实时跟踪涂层失效的动态行为，声发射信号检测装置耦合在循环热考核装置上，组成一个联合测试的单元。

又，根据本发明的另一方面，提供一种采用上述测试***进行的热障涂层失效的测试方法，包括：将涂层试样固定于高温强热流密度循环热考核装置中，并对所述涂层试样进行循环加热；通过声发射信号检测装置的声发射传感器对涂层失效过程中的声发射信号进行检测；通过所述声发射信号检测装置的声发射信号处理单元接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点。

根据本发明，声发射信号检测主要对涂层高温失效过程中的声发射信号进行实时原位动态监测，通过对声发射信号的分析，实时分析并预测涂层的失效情况。该方法一方面具有对涂层高温热循环寿命进行考核的功能，同时还能够有效预测涂层失效破坏的临界点。

又，在本发明中，也可以是，所述声发射信号检测装置耦合在所述高温强热流密度循环热考核装置上，且所述声发射信号检测装置与所述高温强热流密度循环热考核装置同步运行，以实时动态监测声发射信号。

根据本发明，用于涂层失效的声发射信号检测能够与高温热循环考核测试过程同步进行，实时动态监测声发射信号，在监测过程中，信号始终不失真。

根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施形态的热障涂层失效的测试***的整体结构示意图；

图2示出了图1所示测试***的示意性***框图；

图3示出了采用图1所示的测试***进行声发射信号处理及涂层临界破坏预测流程图；

图4示出了通入压缩空气的声发射信号图谱，其中，a）图示出了能量对时间的关系；b）图示出了电压对时间的关系；c）示出了幅值对时间的关系；d）示出了计数对时间的关系；

图5示出了空载（仅通压缩空气）条件下断铅测试的声发射信号图谱，其中，a）图示出了幅值对时间的关系；b）图示出了快速傅里叶变换；c）图示出了功率谱图；

图6示出了考核前18个周期的声发射信号图谱，其中，a）图示出了能量对时间的关系；b）图示出了幅值对时间的关系；c）图示出了撞击与时间，幅值之间的三维函数关系。

附图标记：

1.氧丙烷火焰；

2.涂层试样；

3.ZrO2陶瓷垫片；

4.声发射传感器；

5.声发射检测工装；

6.压缩空气管；

7.旋转转台；

8.集成放大器

9.声发射信号处理单元；

10.高温合金基体；

11.背面的高温合金杆；

12.引线；

13.孔；

14.声发射主机。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的目的之一是为了解决在高温条件下，特别是在高温强热流密度考核条件下对涂层失效的预测，进而在高温强热流密度循环热考核装置上集成引进了声发射信号检测装置。

本发明的目的之二是为了研究在涂层在表面和背面存在温度梯度的条件下，涂层剥落失效的内在机制，通过对采集的声发射信号进行分析可以实现对涂层失效的源信息及模态信息进行定量并且定性。

本发明的目的之三是为了为涂层在模拟真实的风洞考核条件下涂层真实失效机制和失效模式做出实验室阶段上的仿真与提前预判，为涂层的工程化应用及涂层制备工艺的优化提供理论上的支撑和实践指导。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于高温强热流密度循环热冲击条件下热障涂层失效的原位动态无损实时在线监测的联合测试***。该测试***包括：用于涂层热冲击寿命检测的高温强热流密度循环热考核装置，其具备：用于固定涂层试样的固定单元，和对所述涂层试样进行循环加热的加热单元；用于涂层失效的声发射信号检测装置，其具备对涂层失效过程中的声发射信号进行检测的声发射传感器，接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点的声发射信号处理单元。

本发明集成了热、力、声、光、电等多物理场的耦合，是一个工程与物理相结合的联合测试***。用于涂层热冲击寿命检测的高温强热流密度循环热考核装置具有运行平稳，正常运行过程中不会对声发射***采集的声发射信号造成严重强烈的干扰。用于涂层失效的声发射信号检测装置具有优化的设计结构，能够保证传感器在经受1000次以上的循环热考核次数并且信号不失真。

具体地，该优化的设计结构是保证声发射信号传输路径畅通，在声发射信号测试工装连接的各个界面处采用高温传声胶耦合，采集到的声发射信号不失真并且信号连续不间断，而且不影响其他涂层的正常循环加热-冷却考核测试。此外，声发射工装套筒几何尺寸合理，所采用的材料能够经受较高的温度而不软化变形，固定涂层试样的螺钉为耐高温螺钉，声发射传感器接头处及其附近包覆有高温胶带，保证声发射传感器传感线处于较低温度而不至于失效。此外该结构最右侧具有一个内螺孔，能够接入压缩空气管，从而保证压缩空气能够实时对传感器进行冷切，保证传感器在正常温度工作。

本发明在现有的高温强热流密度循环热考核的装置（参见现有技术1，专利号：ZL201320629568.0，现有技术2.专利申请号：201310475477.0）的基础上，整合进了声发射信号检测装置，实现了高温强热流密度循环热考核装置与声发射信号检测装置的无缝对接。

图1示出了根据本发明一实施形态的热障涂层失效的测试***的整体结构示意图，而图2示出了图1所示测试***的示意性***框图，其中声发射信号的传输通路或称为信号走向在图中用开放型箭头做了标示，区别于框图中的燕尾型箭头。即、示出了用于高温强热流密度考核条件下涂层失效的原位无损实时在线的声发射信号检测***组图，该测试***主要由两大单元组成，分别为高温强热流密度循环热考核装置以及声发射信号检测装置，两大单元相互耦合集成共同构成了一套高温强热流密度考核条件下涂层失效的原位无损实时在线的声发射信号检测***。其中声发射***的主要核心构件在于声发射检测工装5，可参考中国专利申请（申请号201510349611.1，公开号104914168A）。

本发明提供了一种原位实时动态监测热障涂层在高温强热流密度考核条件下的整个失效过程的一种崭新方法和理念，是一种***集成与整合设计的思维，而已公开的上述专利申请（申请号201510349611.1，公开号104914168A）则聚焦于声发射检测工装的设计，只是集中于一点，并不具有全局的设计理念与思维。此外，本发明的最终目的是为了构建一套原位实时动态监测热障涂层在高温强热流密度考核条件下的整个失效过程的一种集成***，不光是具有循环动态考核涂层热循环寿命的功能，而且还在循环考核测试的同时能够实时分析涂层失效的声发射信号，对涂层临界破坏的时间点进行预测以及对涂层的失效机制进行深入研究。而已公开的该专利最终目的是为了保证传感器能够正常工作，而且信号不失真，能够反映涂层真实微结构变化及内部裂纹扩展的声发射信号能够被捕获到，该公开的专利是专注于声发射信号检测工装结构的设计与优化，实际上也是为本申请作单元构成基础和铺垫的。

本发明考虑到声发射传感器的使用温度有限，一般使用温度为170℃以下，将声发射传感器直接固定在试样的表面，在进行高温强热流密度循环考核过程中声发射传感器无法承受如此高的温度，基于此，发明人设计了一套用于热障涂层高温失效过程声发射信号检测的工装5，该工装5是整个声发射检测装置的重要组成部分，该工装5一方面能够保证声发射传感器所处的温度低于声发射传感器工作所能承受的最高温度，另一方面声发射传感器能够准确收集涂层失效的信号，信号不失真。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置可以实现与高温强热流密度循环热考核装置实现无缝对接，不仅可以对热障涂层在高温条件下的声发射信号进行检测，而且此声发射信号检测装置还可以移植到其它类型的涂层或超高温陶瓷或陶瓷基复合材料失效的检测***上。具有拆卸与嫁接简易方便的特点。

本发明所涉及的声发射信号检测装置所采用的上述工装5的特点是将被考核和检测的热障涂层试样2固定在工装5上，通过三层氧化锆陶瓷垫片3过渡（氧化锆陶瓷垫片顶在涂覆有热障涂层的高温合金基体10背面的高温合金杆11上)，然后将声发射传感器4固定在叠层氧化锆陶瓷垫片3的另一侧（所有连接处均涂抹上传声胶，保证声发射信号回路畅通）。声发射传感器4的引线12通过在其表面绷缠高温胶带然后通过工装5套筒外壁的孔13穿出。声发射传感器4的引线12的另一端则连接在集成放大器8上，考虑到高温焰流测试过程中旋转转台7旋转带动试样做周期性换位运动，因此，可将声发射传感器4用高温胶带绑在冷却管上，空载测试保证运行完美，此外，集成放大器8也用胶带粘附在实验台上。

此外，所述声发射信号检测装置可装卸地固定在与所述高温强热流密度循环热考核装置对应的试样工位上。例如，如图1所示，可固定在1号工位，该工位在加热阶段逆时针旋转45度切换到2号工位，待冷却时又顺时针旋转45度回到1号工位。

本发明考虑到在每单个循环的加热阶段，工装5背面采用三通压缩空气管6，同时对准涂层试样2背面冷却，同时声发射传感器4背面也得到冷却。在单个循环的冷却阶段，采用涂层试样2表面及高温合金基体10背面同时冷却，而且声发射传感器4背部也同时冷却，保证有较好的冷却效果。

具体地，如图1-2所示，在每个循环的加热阶段，涂层试样连同整个声发射测试***处在2号工位，这时涂层样品正面接受氧丙烷火焰的加热，在涂层试样高温合金基体的背面采用压缩空气冷却，同时沿着声发射工装的轴向方向或高温合金基体背面的法线方向，压缩空气对准工装夹具后侧的螺纹孔及传感器进行冷却，保证传感器在正常温度下工作。当每个循环的加热阶段结束后，旋转转台顺时针旋转45度角，涂层试样连同整个声发射测试***切换到1号工位，这时候除了涂层试样高温合金基体的背面采用压缩空气冷却，同时沿着声发射工装的轴向方向或高温合金基体背面的法线方向，压缩空气对准工装夹具后侧的螺纹孔及传感器进行冷却外，涂层样品正面同样接受压缩空气的冷却，从而保证在每个循环的冷却阶段，整个涂层试样连同整个声发射测试***迅速降温至测试现场的环境温度，待该循环的冷却阶段结束后，旋转转台再逆时针旋转45度角，整个涂层试样连同整个声发射测试***重新切换到2号工位，重新开始下一个循环的加热过程。

本联合测试***可以一边进行高温焰流考核考核测试，观察高温焰流考核测试面板，同时可以观察声发射信号的历程图及波形图，当历程图出现特殊信号和波形图出现突发性（衰减型）信号，则迅速做出反应，采用红外摄像机拍摄涂层表面变化的形貌。

图2示出了采用图1所示的测试***进行声发射信号处理及涂层临界破坏预测流程图，该流程图主要针对声发射信号检测装置，给出了在高温强热流密度循环考核条件下热障涂层失效的声发射信号分析及对涂层破坏临界时间点的预测，通过实时在线收集声发射信号，一般来说可以得到关联图（如能量对幅值，绝对能量对幅值，幅值对频率质心，幅值对峰值频率)。历程图（如振铃计数对时间的关系，幅值对时间的关系，累积能量对时间的关系等），波形图，三维函数图，定位图（针对某些聚类分析，需要做定位测试）。

本发明所涉及的这种联合测试***，具有原位检测，实时在线的特点，为了得到涂层在高温强热流密度循环热考核条件下的失效信息，不需要人为地额外破坏掉涂层信息。具有无损检测的特征，特别是实现了在高温条件下的无损检测。

本发明所涉及的这种联合测试***，在对声发射信号的收集方面也具有一定的特征与特性，当涂层具有较长的热循环考核寿命时，在前期收集到的信号更多地是设备振动，工位更易，火焰流，压缩空气流，环境噪音等信号，总体表现为周期性信号。通过对这些信号的分析间接也能反映高温强热流密度循环热考核装置运行的平稳性。同时该发明为工业上其它仪器设备运行状态的声发射信号监测提供了一个范例和借鉴。

本发明所涉及到的这种联合测试装置可以保证声发射传感器连续工作而不失效，进一步检验了声发射传感器工作频率带宽的稳定性及声发射传感器的实际使用寿命，为声发射传感器的选用提供了重要的实验参考。

在图1所示的实施例中，本发明所涉及到的声发射信号检测装置，主要由声发射检测工装5，PCI-2声发射主机（约5.6kg）14，网线，声发射传感器（Nano30型）4，30米长的声发射传感器引线12，声发射软件加密狗等构成，具有简单便携，易于搬运，具有针对作业现场进行现场检验的特点。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置中的信号采集软件为美国物理声学公司开发，具有后处理自我开发的功能，可以根据个人分析工作的需要，定制不同的个性化操作界面及信号分析的后处理操作文件。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置中的信号的分析可以利用波形链接撞击数据导出.DTA文件，然后通过数据重放得到散点图，然后再导出波形文件.TXT，最后可在MATLAB软件中转换成.MAT文件，在MATLAB小波工具箱中进行信号分析。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置中的信号分析可以利用自己编写的程序进行分析，也可以在MATLAB中输入wavemenu进入MATLAB小波分析工具箱中对信号进行小波分析，包括去噪，降噪，以及分解变换等操作。

本发明所涉及到的声发射信号分析除了小波分析外，还可以进行聚类分析，傅里叶变换，神经网络分析以及其他现代信号高级处理技术。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置中的信号的分析涉及到非常复杂的声发射信号，信号图谱上的信号是多个信号源相互叠加的过程，因此是一套非常复杂的信号，对此***产生的声发射信号的分析方法可以外推到其他类似过程或其他更为复杂过程的声发射信号分析。

本发明所涉及到的声发射信号检测装置中的信号的分析部分工作可以在考核过程中实时完成，部分工作可以通过存取的声发射信号采集的数据通过后续的后处理过程完成，声发射数据可以随时回放，随时分析。

本发明所涉及到的一个联合测试***也可以设置报警功能，当声发射信号的振铃计数高于某一值或者振幅高于某一值时，仪器设备发出报警，实验者可以迅速观测测试样品，对涂层失效提前做出预警。

具体地，在本发明的一实施例中，将声发射信号检测装置无缝对接到高温强热流密度循环热考核装置***上，其中声发射信号检测装置核心部件由一种用于热障涂层高温失效声发射信号检测的工装5构成，在此基础上，将PCI-2声发射主机14，集成放大器7，声发射传感器4，网线等连接起来，组成一套声发射***。

测试前先进行空载测试，先不观察信号，观测设备是否运转平稳，工位旋转是否到位，声发射各个连线是否顺畅。

将高温强热流密度循环热考核装置控制面板打开，设定所要循环考核的次数以及每个循环的加热时间和冷却时间，通压缩空气流，开始点火。

在做上述操作步骤的同时，通过远程连接方式，打开声发射测试***，打开AEwin软件，设定声发射信号采集的硬件参数，包括声发射传感通道，声发射传感器类型，波形流采集模式等。

进行环境噪音测试，逐步提高门槛值，直至环境噪音刚好进不来，在此基础上加5db,即为所设置的门槛值。

进行压缩空气流测试，图4示出了通入压缩空气的声发射信号图谱，其中，a）图示出了能量对时间的关系；b）图示出了电压对时间的关系；c）示出了幅值对时间的关系；d）示出了计数对时间的关系。如图4所示，发现信号平稳，波形流呈现周期性变化，说明回路连接畅通，声发射传感器及整个声发射信号测试***工作正常。

在此基础上，在涂层试样表面进行断铅测试，图5示出了空载（仅通压缩空气）条件下断铅测试的声发射信号图谱，其中，a）图示出了幅值对时间的关系；b）图示出了快速傅里叶变换；c）图示出了功率谱图。如图5所示，发现幅值对时间的历程图上出现了信号的跳跃，且幅值较高，说明，声发射信号正常，整个声发射信号传输的回路耦合良好。并且观察到断铅的信号为一种突发性的波形图，并且发现功率谱峰值逐渐得到降低，说明信号正常。

在上述基础上进行点火测试，正式进行在高温强热流密度循环热考核条件下的声发射信号原位动态无损实时在线测试，图6示出了考核前18个周期的声发射信号图谱，其中，a）图示出了能量对时间的关系；b）图示出了幅值对时间的关系；c）图示出了撞击与时间，幅值之间的三维函数关系。可以发现前1-18个周期仅是火焰流，压缩空气，转台换位振动的信号，没有观察到涂层开裂的明显的声发射信号。如图6所示，显示的是前18个循环周期内的声发射信号图谱，不难发现，在每次加热或冷切更换工位时，声发射信号出现了跳跃，信号整体呈现周期性变化，进一步表明，此时涂层距离其失效还长着，涂层失效的声发射信号不明显。

在测试的过程中，重点观察振铃计数对时间，累计能量对时间，幅值对时间的函数关系，以及观察在实时监测过程中声发射信号的变化特征，如果考核周期性信号中出现了扰乱周期的信号并且波形中出现了突发性(衰减型)信号，则马上用红外摄像机拍摄涂层表面启裂或剥落情况。

根据历程图和波形图对涂层失效破坏的临界点预先做出判断。；

利用波形链接撞击数据导出.DTA文件，然后通过数据重放得到散点图，然后再导出波形文件.TXT，最后在MATLAB软件中转换成.MAT文件，用于小波分析。

利用自己编写的程序进行信号分析，也可以在MATLAB中输入wavemenu进入MATLAB小波分析工具箱中对信号进行小波分析，包括去噪，降噪，以及分解变换等操作。

对涂层的失效模式和失效机制做进一步分析，一方面结合声发射信号处理技术，包括更高级的现代信号分析处理技术，以及将涂层试样卸下解剖做截面分析测试，观测涂层内部裂纹分布及取向和走向，结合声发射信号的频谱特征，分析涂层在强热流密度循环热考核条件下的真实的失效机制。

将声发射信号分析整理的结果以及涂层失效机制分析的结果做全面整理分析，对涂层在模拟风洞考核条件下实际真实服役条件下的失效机制和循环服役寿命做出预判，为涂层的工程化应用和涂层制备工艺的优化提供合理的建议。

通过类似的设计思想，此联合测试***的设计思想可用于其它材料，如超高温陶瓷，陶瓷基复合材料，环境障碍涂层等其他类型材料在高温服役条件下，特别是动态测试条件下的材料失效的原位动态无损实时在线监测。具有很好的工程应用和理论研究支撑方面的前景。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种热障涂层失效的测试***，其特征在于，包括：

用于涂层热冲击寿命检测的高温强热流密度循环热考核装置，其具备：用于固定涂层试样的固定单元，和对所述涂层试样进行循环加热的加热单元；

用于涂层失效的声发射信号检测装置，其具备对涂层失效过程中的声发射信号进行检测的声发射传感器，接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点的声发射信号处理单元。

2.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述加热单元包括用于对所述涂层试样的表面喷射火焰的加热器。

3.根据权利要求1或2所述的测试***，其特征在于，所述固定单元包括用于夹持所述涂层试样的工装。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测试***，其特征在于，所述高温强热流密度循环热考核装置具有使循环加热后的所述涂层试样进行冷却的循环冷却机构。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的测试***，其特征在于，所述高温强热流密度循环热考核装置具有循环切换试样工位的切换机构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的测试***，其特征在于，所述声发射信号检测装置可装卸地固定在与所述高温强热流密度循环热考核装置对应的试样工位上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测试***，其特征在于，所述声发射信号检测装置具有声发射信号接触与耦合通道。

8.一种采用根据权利要求1至7中任一项所述的测试***执行的热障涂层失效的测试方法，其特征在于，包括：

将涂层试样固定于高温强热流密度循环热考核装置中，并对所述涂层试样进行循环加热；

通过声发射信号检测装置的声发射传感器对涂层失效过程中的声发射信号进行检测；

通过所述声发射信号检测装置的声发射信号处理单元接收来自所述声发射传感器的声发射信号并进行处理以***涂层破坏临界时间点。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述声发射信号检测装置耦合在所述高温强热流密度循环热考核装置上，且所述声发射信号检测装置与所述高温强热流密度循环热考核装置同步运行，以实时动态监测声发射信号。