航天飞行器热防护涂层陶瓷材料—超声SAT
发布时间:2024-8-22  

据航天飞行事故相关资料显示:在“哥伦比亚”号事故发生的10年之后,美国某飞行主管向大家揭露了当时NASA隐瞒宇航员飞行器已经提前评估处隔热材料脱落,可能会造成影响的事实,结果很不幸7名宇航员在发射后不久就因爆炸牺牲了,而此次事故再次验证了评估的预判,“哥伦比亚”号外部燃料箱的表面一块隔热材料脱落后,击中它的左侧机翼,导致机翼温度异常造成事故的发生。

撞击机翼前缘28.jpg

隔热泡沫脱落撞击到机翼前缘位置

航天飞行器在进入大气层的过程中,会受到强烈的摩擦,导致飞行器的头锥和机翼前缘温度到达1650℃,因此,热防护的材料的选择成为航天制造器的首要考虑的问题。在哥伦比亚号热防护系统失效造成机毁人亡的事件之后,陶瓷基复合材料受到了更多关注,此材料具备耐高温耐氧化的优良特点,广泛应用于航天飞机的导翼,机翼和盖板等位置,所以这种材料的工艺和质量问题要严格对待,避免再次出现飞行事故的发生。接下来我们来说一说关于陶瓷防热涂料工艺的制备及质量评估。

飞机机翼28.jpg

陶瓷基防热涂层采用热喷涂技术APS工艺,这是国内外发展比较完善的技术之一。利用氧乙炔火焰热喷涂的方法增强外部合金涂层材料的硬度和耐磨性能。但是此技术也是有缺陷存在的,涂层与基体结合的紧密度较差,陶瓷基材料受温度和外部因素影响出现细微孔洞和微小裂纹,导致涂层表现较为粗糙,对后续制作使用功能效果受限。

陶瓷基材料微观28.jpg

为了避免不合格的产品出场被制造利用,我们需要提前对零部件进行无损检测处理,高精度水浸超声扫描成像系统对陶瓷材料分层、孔洞、裂纹等可以精准识别缺陷位置及大小。

水浸超声设备28.jpg

水浸超声成像技术原理:通过测量超声波在物体中的传播时间和距离,才可以检测并计算出被检材料的缺陷位置。超声波发射接收器产生特定频率为(5MHZ-70MHZ)的超声波,以去离子水为耦合介质向被检体传递。由于超声波的传递要求介质是连续的,所以在遇到像气泡、杂质,裂纹等不连续界面时会导致超声信号发生反射,当超声波信号通过被检体时,由于材料的不同,再有缺陷或裂纹界面或出现反射波,超声波换能器接收到反射的回波,发射接收器向数据采集卡输送,经过波形信号处理最终得到一张高分辨率超声波图像。

陶瓷分层空洞缺陷28.jpg

采声设备扫描优势

探头28.jpg

采用自动扫描方式进行计量。(遵循美国ASTM E1065标准进行计量)非接触式探头,结合标准试块进行标准要求的各项参数测试。利用 XY或AB 轴作为平面或曲面运动,结合 Z 轴步进运动,同时结合两个自由度的探头旋转摆动轴进行角度调整,实现曲面扫描,球面扫描,球面超声波扫描成像,3D扫描成像,异形跟踪扫描。AB轴超声扫描根据不同位置的反射波进行扫描成像,并根据测量数据进行模拟计算的自动化系统。

3D和C扫28.jpg

左侧C扫描;右侧3D形态图

采声自动化超声检测

北京采声科技有限公司是一家专业从事无损检测设备,工业自动化系统研发的高新技术企业,公司现有自动化超声系统有水浸超声,空耦超声,喷水超声等设备,近年来多次检测过航空航天大型板棒材、航材零部件、汽车轴套、新能源电池等诸多领域部件,覆盖了实验室型,工业重载型、机械臂结构及非标定制类型,满足无损检测行业各类标准自动化检测的需求并提供高效的产品和服务,持续为中国工业发展做出应用的贡献。

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