本发明涉及热障涂层无损检测，特别是涉及一种热障涂层内部残余应力无损检测方法。
背景技术：
1、热障涂层(thermal barrier coatings，tbcs)技术是提高航空发动机叶片工作温度的三大关键技术之一。热障涂层系统由陶瓷层(top coatings，tc)、热生长氧化物层(thermally grown oxide，tgo)和粘接层(bond coatings，bc)组成。其中陶瓷层具有优异的隔热性能，在服役过程中由于高温和应力的作用，陶瓷层会率先发生破坏减薄，相变，开裂失效。导致热障涂层剥落的原因主要包括4个方面的应力：金属粘接层氧化物的热生长应力、相变应力、温度梯度分布引起的热应力、热膨胀不匹配引起的热应力。故测量热障涂层的应力对预测涂层失效等有非常重要的意义。表1是当前常见的热障涂层应力检测方法相关原理及各自的优缺点。
2、
3、
4、表1
5、上述检测方法受到对被测样品有损伤或测量范围及处理流程复杂等的局限，难以实现热障涂层应力的快速全面测量，因此需要发展一种更合适的热障涂层内部残余应力无损检测方法。
6、太赫兹时域光谱技术(terahertz time domain spectroscopy，thz-tds)具有光学常数提取方便、非电离、非破坏性、成像分辨率高和能够深度成像等优点，在tbcs陶瓷层无损检测方面具有广阔的应用前景。thz-tds技术在无损检测方面的应用已经得到公认，但该技术在tbcs陶瓷层内部应力测量领域的报道较少，与本发明同样使用thz-tds技术的方法已有文献报道，主要是基于光弹性原理及受拉作用下tc层出现的应力诱导双折射现象来进行应力计算的，其公式为
7、n1-n＝c1σ1-c2σ2 (1)
8、n2-n＝c1σ2-c2σ1 (2)
9、(n1-n2)＝c(σ1-σ2) (3)
10、在连续应力值下进行测量时，不需要未加载的折射率n。在这种情况下，如果施加单轴载荷，使横向应力σ2近似为零，故
11、δn1＝c1δσ1 (4)
12、由此公式建立折射率变化与应力之间的关系，其中折射率n存在关系式
13、
14、对每个样品进行thz-tds测试，读取时域谱信息从而计算应力。上述方法需对每一组数据的时域信息进行分析，流程复杂，且应力光性系数c需经过复杂的推算得到，大大增加了数据处理的时间成本。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种热障涂层内部残余应力无损检测方法，以解决上述现有技术存在的问题，探索热障涂层内部应力与频率谱之间的对应关系，实现采用太赫兹频率谱特征峰对热障涂层内部应力的无损表征。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种热障涂层内部残余应力无损检测方法，包括以下步骤：
3、s1、准备太赫兹时域光谱系统及待检测的热障涂层样品，将所述热障涂层样品置于所述太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置处的样品台上；
4、s2、调节所述太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置处的湿度至所需标准；
5、s3、获取所述热障涂层样品的时域谱信号，将太赫兹波垂直照射到所述热障涂层样品表面的待测位置；
6、s4、保存样品时域信号，经傅里叶转化后得到相应的频域信息；
7、s5、取出所述热障涂层样品并置于管式炉中，以所需温度将所述热障涂层样品加热至所需时间，随后取出所述热障涂层样品并空冷至室温，再重复操作步骤s1至s4；
8、s6、对所述热障涂层样品加热不同时间的频域信息以frequency/thz为横坐标，amplitude为纵坐标绘制曲线图，提取每条曲线中的频率谱特征峰；
9、s7、将原位拉伸台置于所述太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置处；
10、s8、制备与所述热障涂层样品相同工艺、相同成分的工字件涂层样品，对制备好的所述工字件涂层样品以所需拉伸速率进行原位拉伸试验；
11、s9、将所述工字件涂层样品从无外加应力状态开始施加拉伸应力；
12、s10、记录所述工字件涂层样品同一位置拉伸应力跨越所需压力范围直至卸载的过程中，太赫兹时域光谱的时域谱数据；
13、s11、保存样品时域信号，经傅里叶转化后得到相应的频域信息；
14、s12、对所述工字件涂层样品受到不同拉伸应力时的频域信息以frequency/thz为横坐标，amplitude为纵坐标绘制曲线图，提取每条曲线中的频率谱特征峰；
15、s13、将拉伸应力进行换算，计算不同拉伸应力与频率谱特征峰之间的对应关系，从而实现采用太赫兹频率谱特征峰数值对不同服役状态下的所述工字件涂层样品内部残余应力大小的无损表征。
16、优选的，所述热障涂层样品为所述热障涂层的陶瓷层。
17、优选的，所述太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置为样品仓。
18、优选的，在步骤s2中，将所述样品仓内通入干燥的纯氮气，降低所述样品仓内的湿度。
19、优选的，所述样品仓内的湿度≤3％。
20、优选的，在步骤s3中，将红外定位器固定在所述样品仓内，通过所述红外定位器监测所述热障涂层样品的时域谱信号。
21、优选的，在步骤s8中，调节拉伸速率至0.01mm/min。
22、优选的，在步骤s10中，所述工字件涂层样品同一位置拉伸应力从100n升高到1000n直至卸载。
23、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
24、将热障涂层样品置于太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置，采用红外定位器固定测试位置得到样品的时域谱信号，将所得数据进行快速傅里叶变换，得到频域信息，用转换后的频域数据作图，得到样品的频率谱图。将样品置于管式炉中加热，高温取放样品，待样品冷至室温时再次置于太赫兹时域光谱系统对同一测试位置进行测试，重复此操作，得到高温热暴露不同时间过程中，频率谱特征峰位置随热暴露时间的变化情况。统计特征峰位置，监测特征峰位置变化量作图。将原位拉伸台置于太赫兹时域光谱系统反射模块样品待测位置处，对制备好的工字件涂层样品进行原位拉伸试验，将各待测样品分别从无外加应力状态开始施加拉伸应力，记录样品同一位置拉伸应力从100n升高到1000n直至卸载的过程中，太赫兹时域光谱的频谱特征峰位置变化趋势，从而探索热障涂层内部应力与频率谱之间的对应关系，实现采用太赫兹频率谱特征峰对涂层内部应力的无损表征。
1.一种热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，所述热障涂层样品为所述热障涂层的陶瓷层。
3.根据权利要求1或2所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，所述太赫兹时域光谱系统反射模块的待测位置为样品仓。
4.根据权利要求3所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，在步骤s2中，将所述样品仓内通入干燥的纯氮气，降低所述样品仓内的湿度。
5.根据权利要求4所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，所述样品仓内的湿度≤3％。
6.根据权利要求5所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，在步骤s3中，将红外定位器固定在所述样品仓内，通过所述红外定位器监测所述热障涂层样品的时域谱信号。
7.根据权利要求6所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，在步骤s8中，调节拉伸速率至0.01mm/min。
8.根据权利要求7所述的热障涂层内部残余应力无损检测方法，其特征在于，在步骤s10中，所述工字件涂层样品同一位置拉伸应力从100n升高到1000n直至卸载。
