渦輪葉片采用定向凝固合金和單晶合金材料，服役溫度只能達到1000℃，不能滿足現代發動機的工作溫度需要。人們發展了熱障涂層（TBC）以保護金屬基底，涂覆TBC的發動機渦輪葉片能在1600℃的高溫下運行，提高發動機60%以上的熱效率，有效地增加推重比，這使得涂層結構逐漸應用在核反應堆、航空發動機等許多領域。

涂覆TBC的渦輪葉片通常由基底、中間過渡層以及陶瓷層組成。復雜的結構和苛刻的極端高溫工作環境使得TBC在使用過程中出現脫粘缺陷引起的失效問題。因此，對TBC試件進行早期無損檢測具有重大意義。

二、實驗原理

根據Grzegorz采用盲孔缺陷代替脫粘缺陷進行分析的方法，在對TBC脫粘缺陷的檢測實驗中，通常在TBC試件的金屬基底上制作盲孔缺陷來模擬真實的脫粘缺陷。

本文的線激光掃描熱成像方法分為粗掃描階段和細掃描階段。

在粗掃描階段的檢測原理中，LLFST系統能夠在TBC試件表面匯聚出激光點，控制激光點以直線方向高速移動。當掃描速度足夠快且做線狀移動時，激光點可以看作是線激光。當該線激光以垂直于移動方向掃描時，即構成線激光粗掃描階段的熱激勵，粗掃描過程如圖1所示。

圖1 線激光掃描熱成像原理圖

當線狀激光快速掃描過TBC試件表面時，對掃描到的試件表面進行了快速線熱源加熱，掃描過后，線激光后部區域開始散熱。TBC試件的厚度相對于長度和寬度要小的多，忽略熱流的橫向擴散，忽略陶瓷層、粘接層（共400μm）和空氣的對流換熱，這一過程可簡化為在脈沖熱流和絕熱邊界條件下的一維熱傳導過程。在構件表面處的經典熱傳導方程解為：

Q為表面輸入的熱流，ρ為密度，c為比熱，α為熱擴散率，L為構件的厚度。

由Eq.1可以看出，試件表面的溫度響應與試件厚度L有關。當脈沖線熱源激勵在薄板上時，由于盲孔缺陷處的L值減小，盲孔缺陷處表面溫度的幅值會增大，且根據matlab模擬得出結論，溫度的衰減也會慢于正常區域。

進行Abaqus模擬后，得出結論：當線熱源掃描至缺陷位置時，在缺陷處溫度突然升高，高于無缺陷處的位置；當線熱源掃描過缺陷后，在缺陷處的熱圖像上發生明顯高溫處的溫度拖拽現象。

針對在粗掃檢測階段發現的排除噪音后溫度增高疑似缺陷的微區域，在細掃描階段的檢測原理中，在該微區域內進行提高功率的快速細掃描，將快速掃描的線激光近似看作為面激光脈沖加熱。

使用紅外熱像儀采集粗掃描階段和細掃描階段的紅外熱圖像。

粗掃檢測階段掃描速度快，可以在短時間內在全場范圍內檢測出較大面積缺陷，對粗掃檢測階段發現的疑似缺陷位置微區域內開展的細掃檢測階段分辨率高，對較小的缺陷有更好的分辨能力。兩種檢測階段相結合可以提高整體缺陷檢測的檢測效率和檢測靈敏度，緩解檢測效率和檢測靈敏度的矛盾。

三、后處理方法