[发明专利]非侵入性定量多层评估方法和所得多层组件

说明书

本发明题为“非侵入性定量多层评估方法和所得多层组件”。本公开提供了一种分析多层组件(100)的层厚度的方法。该方法包括：在多层组件(100)的表面(154)上的选定位置处，将具有预定几何形状的开口(120)部分地形成到多层组件(100)中。多层组件(100)包括多个材料层，所述多个材料层包括基底(104)和粘结涂层(110)。开口(120)暴露包括基底(104)的多个材料层中的每个。可增加暴露的多个材料层的对比度。使用数字显微镜(150)在开口(120)中形成暴露层的图像(152)，并且根据图像(152)并基于开口(120)的预定几何形状来计算粘结涂层(110)的厚度、耗尽层(118)的厚度\和/或氧化物层(116)的厚度。修复开口(120)允许多层组件(100)在测试之后用于预期目的，例如在气体涡轮中重新安装和重复使用。

背景技术

本公开整体涉及非毁坏性材料测试，并且更具体地，涉及分析关于多层组件的一个或多个层的定量数据的方法，以及所得多层组件。

通常需要对材料特性进行定量调查和质量检查，以确定例如施加的涂层厚度、耗尽水平等。此类评估通常是工艺限定、常规生产监测、确定多层组件的剩余寿命或作为确定多层组件的修复范围的初始评估所必需的。为了进行这些评估，从商业部件进行切割。因此，部件被毁坏(废弃)，并且需要被替换为新部件。有限的非毁坏性测试可用于用热成像法等来评估例如金属基底上的陶瓷层的界面分层或层厚度。然而，这些方法缺乏提供关于寿命相关的特性(并且具体地，粘结涂层的耗尽)的定量数据的能力。此外，此类评估不能在现场执行(既不在现场也不在拆卸部件上)。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种分析多层组件的层厚度的方法，该方法包括：在多层组件的表面上的选定位置处将具有预定几何形状的开口部分地形成到多层组件中，其中多层组件包括多个材料层，所述多个材料层包括基底和粘结涂层，并且所述开口暴露包括基底的多个材料层中的每个；使用数字显微镜在所述开口中形成所暴露的多个材料层的图像；以及根据所述图像并基于所述开口的所述预定几何形状来计算所暴露的多个材料层的所述粘结涂层的至少厚度。

本公开的第二方面提供了多层组件，该多层组件包括：基底；在所述基底之上的粘结涂层；在所述粘结涂层之上的热阻隔涂层(TBC)层，所述TBC层具有第一外表面，所述第一外表面具有暴露于热气体路径环境的指示；以及在所述基底、所述粘结涂层和所述TBC层中的填充开口，所述填充开口包括：填充所述基底中的所述填充开口的基底修复填充物；填充所述粘结涂层中的填充开口的粘结涂层修复填充物，以及填充所述TBC层中的填充开口的热阻隔涂层(TBC)塞，所述TBC塞具有第二外表面，所述第二外表面不具有或具有较少暴露于所述热气体路径环境的指示。

本公开的第三方面包括一种分析多层组件的层厚度的方法，所述方法包括：在多层组件的表面上的选定位置处钻孔以将具有预定几何形状的开口形成到多层组件中，其中所述多层组件包括多个材料层，所述多个材料层包括基底、在所述基底之上的粘结涂层，并且其中所述开口暴露所述多个材料层中的每个；使所暴露的多个材料层在所述开口中的对比度从通过抛光所暴露的多个材料层形成所述开口之后存在的对比度增加，并且蚀刻所暴露的多个材料层；使用数字显微镜在所述开口中形成所暴露的多个材料层的图像；根据所述图像并基于所述开口的所述预定几何形状来计算所述粘结涂层的至少厚度；以及修复开口，从而允许多层组件用于其预期目的。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1示出了为涡轮叶片形式的示例性多层组件的透视图。

图2示出了多层组件的示例性层的剖视图。

图3示出了根据本公开的一个实施方案形成开口的剖视图。

图4示出了根据本公开的另一个实施方案形成开口的剖视图。

图5示出了根据本公开的一个实施方案的任选地增加开口中的层的对比度的剖视图。