【正文】 6 kHz 左右。說明當(dāng)檢測頻率處于2020KHz 左右時(shí)，特種復(fù)合材料基底試塊和帶有 SiC 涂層試塊上的渦流信號提離點(diǎn)間的距離達(dá)到最大，意味著此時(shí)的檢測分辨率也達(dá)到最大。同時(shí)便于觀察比較完整的提離信號信息，對厚度的差距也有一定的反應(yīng)。具體分別為：100KHz、 200KHz、 400KHz、 833KHz、 1250KHz、 1666KHz、 2020KHz、 3333KHz。 EEC2020電磁檢測儀的實(shí)驗(yàn)研究 點(diǎn)式探頭最佳檢測參數(shù)試驗(yàn) 按照絕對式平面探頭相同的方法。由此得知，利用渦流法測量特種碳纖維復(fù)合材料基體上導(dǎo)電錫紙層厚度有效測量范圍為 10μ m~140μ m，超過此范圍則不利于特種碳纖維復(fù)合材料基體上導(dǎo)電涂層厚度的測量。 基于特種碳纖維復(fù)合材料涂層測厚對比試驗(yàn) 通過上述試驗(yàn)初步確定 416kHz 頻率為特種碳纖維復(fù)合材料涂層厚度測量的最佳檢測頻率，因此選擇 416kHz 作為測試頻率（以下試驗(yàn)相同）。首先分別在特種碳纖維復(fù)合材料基底試塊（ 4 ）和帶有 碳化硅 涂層的特種碳纖維復(fù)合材料試塊（ 5 ）上進(jìn)行渦流提離效應(yīng)試驗(yàn)，可得到下圖中標(biāo)出的兩者的提離軌跡曲線，圖中渦流提離 點(diǎn)即提離距離為 0（探頭緊貼被測試塊）時(shí)的渦流信號點(diǎn)，二點(diǎn)之間的距離即為基底試塊和帶有涂層試塊上的渦流信號提離點(diǎn)之間的距離。 （ 6） 基于最佳檢測參數(shù)的條件下，在 4工件上不同位置反復(fù)進(jìn)行模擬涂層測厚試驗(yàn)，分析基體上的不均勻度。 （ 2） 基于最佳檢測參數(shù)的條件下，分別比較特種碳纖維復(fù)合材料基體試塊與帶 碳化硅 涂層的試塊之間的提離點(diǎn)的差異、兩塊帶未知厚度的 碳化硅 涂層特種碳纖維復(fù)合材料試塊之間的提離點(diǎn)的差異以及帶 碳化硅 涂層特種碳纖維復(fù)合材料試塊與覆蓋多張薄膜（厚度為一張 5μ m）的特種碳纖維復(fù)合材料基體 試塊之間的提離點(diǎn)的差異。 因此 通過調(diào)節(jié)檢測頻率的大小 就 可以控制渦流檢測深度。 （ 3）探頭提離效應(yīng) 探頭的提離 指的是 探頭檢測線圈與工件之間的距離，當(dāng)探頭檢測線圈的提離距離有 發(fā)生變化時(shí) ， 被檢工件內(nèi)部的磁通密度就必然會(huì) 發(fā)生 改變，基于電磁感應(yīng)的作用，檢測線圈的阻抗也將 會(huì)發(fā)生改變 ，這種 改變就 稱之為提離效應(yīng)。影響探頭檢測線圈阻抗的主要因素 主要 如下所述： （ 1）材料磁導(dǎo)率 對于鐵磁性材料 來說 ，在進(jìn)行材料檢測時(shí)其磁導(dǎo)率 并 不是常數(shù)， 它的 大小通?？梢赃_(dá)到幾百亨利 /米， 因此 即使是比較微小的磁導(dǎo)率變化都 有 可能導(dǎo)致很大的噪聲產(chǎn)生，噪聲就會(huì)將有用的檢測信號淹沒， 導(dǎo)致 檢測失效。在進(jìn)行渦流檢測 的 時(shí) 侯 ，渦流信號不同的相位延遲 反映 出 電磁波在被檢導(dǎo)體中傳播深度和時(shí)間，通過分析 它 與線圈阻抗之間的關(guān)系就能達(dá)到鑒別抑制干擾因素并 且 提取有用信號的目的。渦流的大小、相位及流動(dòng)形式受到試件性能 以 及有無缺陷的影響，而渦流的反作用磁場又 會(huì) 使線圈的阻抗發(fā)生變化。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 6 2. 渦流法測厚技術(shù)理論基礎(chǔ) 渦流檢測 技術(shù) 作為 以 電磁感應(yīng)原理 為基礎(chǔ)的 無損檢測方法 ，它 已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在 導(dǎo)電材料的無損檢測中， 當(dāng) 在交變磁場中放置一塊導(dǎo)體材料 時(shí) ，由于電磁感應(yīng)的作用就會(huì)在導(dǎo)體材料內(nèi)部感應(yīng)出旋渦狀的電流， 即 渦流。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 5 課題研究的主 要內(nèi)容 1. 了解國目前內(nèi)外渦流測厚技術(shù)。 6%，測量范圍為 150μ m。在 以上所述的 方法中 ,能夠無損檢測覆蓋層厚度的方法為非磁性金屬基體上非導(dǎo)電覆蓋層厚度測量的渦流方法、磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度測量的磁性方法、 X 射線光譜測量法和β射線反向散射法。 目前，在金屬和非金屬覆蓋層厚度測量方面 ,應(yīng)用方法很多 。除前西德以外，美國、法國、前蘇聯(lián)、英國、 等國家 也先后做了大量的開發(fā)性工作，發(fā)表了大量論文， 由此 今天也都能生產(chǎn)高水平的渦流檢測設(shè)備。 20 世紀(jì) 60 年代末期，已有國產(chǎn)的電子管式渦流測厚儀應(yīng)市。射線法需要放射源，現(xiàn)場使用中存在防護(hù)問題，使用不太方便 ，并且存在安全隱患 。 目前 在許多重要的工業(yè)應(yīng)用中，常常遇到 各種 工件厚度測量問題。 到現(xiàn)在為止，渦流測厚法已被廣泛運(yùn)用于社會(huì)的許多領(lǐng)域，也引來了許多學(xué)者的研究，并取得了一定的科研成果。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 3 目前在國內(nèi)外，以上所述的測厚方法都已經(jīng)有了比較成熟的測量技術(shù)基礎(chǔ)，并且被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。例如，金相顯微鏡測厚法測量誤差甚至達(dá)到了 m，但這種方法的試驗(yàn)試塊的制樣過程比較復(fù)雜并且要求十分精確，所以所花費(fèi)都用比較高，因此比較難以實(shí)現(xiàn)。因此精確測量表面涂鍍層厚度就顯得十分的重要，而在使用的過程當(dāng)中這種未滿足涂鍍層厚度要求的構(gòu)件承受著各種高強(qiáng)度載荷作用，因此易誘發(fā)裂紋以及其他各種缺陷，從而是導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生的重要原因之一。例如，作為耐燒蝕抗氧化材料用在航天領(lǐng)域最嚴(yán)峻的高溫受熱部分，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯、飛行器翼前端、火箭鼻錐體等，同時(shí)，為了防止此類特種碳纖維復(fù)合材料在高溫工作環(huán)境中被氧化燒蝕而造成失效事故，通常需在其基體表面鍍一層碳化硅材料（厚度約 50～ 160μ m）。 C 以上，而以碳化硅為首的碳纖維復(fù)合材料則是工作環(huán)境溫度在 1650176。 渦流檢測技術(shù)是一種成熟的鍍層厚度測量技術(shù) , 可以用來測量鍍在鐵磁性金屬物質(zhì)表面的非鐵磁性金屬鍍層的厚度，也可以用來測量金屬表面的非金屬層的厚度。金屬磁記憶技術(shù)用于裝甲車、坦克等金屬結(jié)構(gòu)件的早期診斷；低頻電磁場、漏磁技術(shù)用于儲油罐、甲板等鐵磁性材料及焊縫質(zhì)量控制。渦流法還用于汽輪機(jī)大軸中心孔、抽油竿、鉆竿、螺孔等部件的檢測。渦流技術(shù)通常用于檢測航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺孔內(nèi)裂紋、葉片裂紋、起落架下的表面及近表面的缺陷。 本文通過開展特種復(fù)合材料基體（特種碳纖維復(fù)合材料）及其表面涂層（碳化硅 抗氧化保護(hù)涂層）厚度的渦流檢測技術(shù)研究，完成了涂層厚度渦流法測量的可行性理論與試驗(yàn)研究，確定了理論測量范圍和分辨率，開展了相關(guān)特種碳纖維復(fù)合材料涂層測厚試驗(yàn)，并且對 基于特種碳纖維復(fù)合材料最佳檢測參數(shù)試驗(yàn)、基于特種碳纖維復(fù)合材 料涂層測厚對比試驗(yàn)、基于 4基體不同點(diǎn)的不均勻性測試不同點(diǎn)的提離值、以 薄膜為模擬涂層的特種碳纖維復(fù)合材料涂層厚度測量試驗(yàn)、在 5工件不同點(diǎn)測試其提離值以及將 4試塊覆蓋薄膜（約為 8090um)與 5對比、 4工件在多少厚度的薄膜能分辨等進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí) 利用 Origin 軟件對測量所 得的數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并繪制如文中所得圖形。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。 設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝； 2. 選擇 特種復(fù)合材料涂層厚度渦流法測量的頻率 ； 3. 開展 特種復(fù)合材料涂層厚度渦流法測量可行性的實(shí)驗(yàn)研究 。 相關(guān)論文資料若干篇及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論 文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。非破壞性測厚雖有射線、超聲、磁感應(yīng)、電磁渦流等多種方法 ,但對薄金屬鍍層厚度的檢測 ,采用渦流法無疑是最有效的。為了確保飛船和飛機(jī)的飛行安全，則必須對有關(guān)構(gòu)件進(jìn)行定期的在役檢測。主要儀器有： SMART209 EEC2020等。對管道晶間腐蝕、壁厚減薄和外壁磨損等均能可靠檢出，在檢測中能有效地去除支撐板和管板的干擾信號。主要儀器有： EEC22+、 EEC3 EEC30+、EEC2020。其中以碳化硅為首的碳纖維復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料通常作為高溫耐熱構(gòu)件已經(jīng)被應(yīng)用于航空航天的關(guān)鍵高溫部件當(dāng)中，然而許多航空航天構(gòu)件的工作環(huán)境溫度可高達(dá) 1650176。所以可以說以碳化硅為首的碳纖維復(fù)合材料是新型材料技術(shù)的集中體現(xiàn)以及先進(jìn)復(fù)合材料的典型代表，而且該類復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于航空航天、軍工以及其它民用工業(yè)領(lǐng)域。如果涂鍍層過薄，則會(huì)達(dá)不到對材料進(jìn)行表面處理的要求。由于各種方法所適用的檢測對象不同，盡管操作應(yīng)用方法差異，但各自具有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)。磁感應(yīng)測厚法通常被應(yīng)用于磁性材料表面上絕緣磁性鍍層厚度的測量，其測量范圍只達(dá)到了 500μ m~20mm，并且其測量面積最小約為Ф 12mm，故對于點(diǎn)范圍涂層厚度難以測量。因此在測量超薄涂層厚度的各種方法中，渦流測厚法有著其他測量方法無可比擬的巨大優(yōu)勢。 本次課題主要是基于 目前渦流測厚技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，探討研究特種碳纖維復(fù)合材料涂層厚度渦流檢測的可行性，為實(shí)現(xiàn)渦流法測量特種碳纖維復(fù)合材料涂層厚度提供實(shí)用、可靠的試驗(yàn)和理論依據(jù)。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用上互相補(bǔ)充。 采用電渦流原理 由此 開發(fā)渦流涂鍍層測厚儀，測量非磁性金屬基體上非導(dǎo)電覆南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 4 蓋層厚度已 經(jīng) 有數(shù)十年歷史 。他的渦流檢測技術(shù)與設(shè)備 由此 推動(dòng)了全世界渦流檢測技術(shù)的發(fā)展。這些設(shè)備在我國的航空航天、電力、化工、核能等領(lǐng)域中正在發(fā)揮著愈來愈重要的作用。 復(fù)合金屬覆層厚度的測量方法主要有金相法、 X 熒光法、容量法、 X 射線光譜測量法等。 在 國外，渦流測厚技術(shù)已 經(jīng) 被廣泛 的 運(yùn)用，其中頗有代表性的美國 CMI 公司由最初通過對電導(dǎo)率的測量來測金屬鍍層的厚度，發(fā)展到后來測鍍層阻抗值的方法來對金屬鍍層進(jìn)行測量，精度 達(dá)到 了 177。 3%測量值，測量范圍最小為 0200μ m。 4. 了解到雖然是同樣一塊試塊，但由于涂層厚度的不均勻性，各點(diǎn)的提離值都不一樣。 它的基本原理可描述為： 如果 載有交變電流的試驗(yàn)線圈靠近導(dǎo)體試件，由于線圈產(chǎn)生的交變磁場的作用 就 會(huì)在導(dǎo)體中感生出渦流。 阻抗分析法是建立在相位變化與線圈阻抗變化之間關(guān)系的基礎(chǔ)之上的一種提取有用信號并 且 排除干擾信號的有效信號分析方法。因此將干擾因素與有用的檢測信號區(qū)分開來是比較復(fù)雜 并 且難以實(shí)現(xiàn)的，如果能夠有效抑制其他一些干擾因素的影響，那 么就能夠 很好的 實(shí)現(xiàn)比較準(zhǔn)確的渦流無損檢測評價(jià)。而且由于材料電導(dǎo)率不同將會(huì)導(dǎo)致檢測線圈阻抗 的 大小不同，因此根據(jù)渦流的這個(gè)特點(diǎn)就可以利用渦流法進(jìn)行熱處理狀態(tài)檢測以及材料 的 篩選工作。 （ 4）檢測頻率 在渦流法檢測過程中 有 存在渦流趨膚效應(yīng)，而渦流趨膚深度直接與選擇的檢測頻率 有關(guān) ， 當(dāng) 檢測頻率越高，趨膚深度 就 越小， 就越 利于表面缺陷的檢測，而當(dāng)檢測頻率越小時(shí)，趨膚深度 就 越大， 就不 利于 近表面缺陷的檢測。 試驗(yàn) 儀器及工件 工件 圖 ：實(shí)驗(yàn)所用試塊 圖中： 圓形 1 試塊 為特種碳纖維復(fù)合材料基體試塊 圓形 2 、 3 為帶未知 SiC 涂層厚度的特種碳纖維復(fù)合材料試塊 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 9 4 為特種碳纖維復(fù)合材料基體矩形試塊 5 為帶未知 SiC 涂層厚度的特種碳纖維復(fù)合材料矩形試塊 半月形 2 、 3 試塊為 特種碳纖維復(fù)合材料試塊 儀器與探頭 （ 1） 用 SMART2097 渦流檢測儀 和 ECC2020 電磁檢測儀 （ 2） 專用的 DP 式平面渦流探頭 圖 ： 改進(jìn)的 EEC 智能渦流檢測儀 圖 ： ECC2020電磁檢測儀 實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容 用 SMART2097 渦流檢測儀的實(shí)驗(yàn) 研究內(nèi)容 （ 1） 以 4工件為基體，測試基體上的不均勻度 （ 2） 在基體上每次以兩張塑料薄膜遞增，測試基體上膜層厚度的提離值 （ 3） 測試 5試塊不同點(diǎn)的膜層提離值 （ 4） 交叉測試 3試塊 （ 5） 4試塊多少厚度的薄膜能分辨 用 EEC2020 電磁檢測