rcc复合材料涂层厚度的涡流法测量技术研究

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1、中图分类号：TG115.28盲审编号：Z08209硕士学位论文题目RCC复合材料涂层厚度的涡流法测量技术研究作者姓名吴振成指导教师任吉林教授学科、专业仪器仪表工程2015年6月6日学校代码：10406分类号：TG115.28学号：120085203019南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）RCC复合材料涂层厚度的涡流法测量技术研究硕士研究生：吴振成导师：任吉林教授申请学位级别：硕士学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonThicknessMeasurementofCoatingsonRCC

2、CompositesubstratesbyEddy-currentMethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineeringByZhenchengWuUndertheSupervisionofProf.RenJilinSchoolofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015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

3、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

4、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

5、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。关键词：涡流法，碳纤维复合材料，涂层厚度，低电导率，扫描电镜I南昌航空大学硕士学位论文目录AbstractReinforcedcarbon-carbon(RCC)compositesasadvancedmaterialshavebeenwidelyusedintheproductionofkeycomponentsofaviationandaerospace.Thiskindofmaterialsoftenworkintheenvironmentofultra-hig

6、htemperature.Inordertopreventthematerialsfrombeingoxidizedandablated,thesurfaceofthecompositematerialsiscoatedwithananti-oxidationlayerofsiliconcarbide,andthethicknessofcoatingsisabout40~200μm.Thethicknessofanti-oxidationcoatingscanaffectthestabilityofthecomponentsandisofgreatsignificanceto

7、ensurethenormaloperationofaerospacevehicle.Eddy-currenttestingmethodisoneofthemosteffectivemethodstomeasuresuchthinanti-oxidationcoatings’thickness.Firstly,basedonthetheory,thispaperstatesthetheoreticalbasisofeddy-currenttestingandthicknessmeasurementofc