Electronic Journal Technical Acoustics ISSN 1819-2408

A. A. Karabutov, N. B. Podymova

Laser optoacoustic method of porosity measurement of gas-thermal coatings on a metal substrate

language: Russian

received 24.09.2010, published 15.10.2010

Download article (PDF, 346 kb, ZIP), use browser command "Save Target As..."
To read this document you need Adobe Acrobat © Reader software, which is simple to use and available at no cost. Use version 4.0 or higher. You can download software from Adobe site (http://www.adobe.com/).

ABSTRACT

Laser optoacoustic method is suggested for determination of porosity (volume fraction of pores) of Al₂O₃ coatings manufactured by plasma gas-thermal spraying on a steel substrate. The technique is based on laser thermooptical excitation of probe ultrasonic pulses, the measurement of the phase velocity of longitudinal acoustic waves in a coating sample impregnated with an immersed liquid (distilled water, ethanol or kerosene), and calculation of porosity using the theoretical model of ultrasound propagation in a two-phase medium. The thickness of coatings is 160...540 mm, the measured porosity values are in the range 7...23 %, the best relative accuracy of measurements is 12...13%. The experimental results coincide within inaccuracy limits with the hydrostatic weighing data.

Key words: porosity, gas-thermal coating, laser optoacoustic method, phase velocity of longitudinal acoustic waves.

9 pages, 3 figures

Сitation: A. A. Karabutov, N. B. Podymova. Laser optoacoustic method of porosity measurement of gas-thermal coatings on a metal substrate. Electronic Journal “Technical Acoustics”, http://www.ejta.org, 2010, 15.

REFERENCES

1. Кудинов В. В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977. 240 с.
2. Хасуй А. Техника напыления. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.
3. Кудинов В. В., Бобров Г. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология, оборудование. Москва, Металлургия, 1992. 432 с.
4. Кречмар Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс. (Пер. с немецкого). М.: Машиностроение, 1966. 345 с.
5. Кудинов В. В., Иванов В. М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981. 192с.
6. Пузряков А. Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 360 с.
7. Газотермическое напыление. (ред. Балдаева Л. Х.). М.: Маркет ДС, 2007.
8. Калита В. И., Комлев Д. И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой. Москва, Лидер М, 2008.
9. Грег К., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Москва, Мир, 1984.
10. Карнаухов А. П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск, Наука, 1999.
11. ГОСТ 9.304-87. Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля.
12. Соколова Т. В., Бартенев С. С., Кийко А. В. и др. Комплексное исследование напыленной окиси алюминия с некоторыми заданными физико-химическими характеристиками. В кн.: Неорганические и органосиликатные покрытия, Ленинград, Наука, 1975, с. 128–135.
13. Калита В. И., Соколов В. Н., Парамонов В. А. Трехмерные капиллярно-пористые покрытия. Физика и химия обработки материалов, № 4, с. 55–61, 2004.
14. Гусев В. Э., Карабутов А. А. Лазерная оптоакустика. Москва, Наука, 1991. 304 с.
15. Карабутов А. А., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б., Резников А. В. Применение Nd:YAG лазера с диодной накачкой в ультразвуковом неразрушающем контроле графитоэпоксидных композитов. Контроль. Диагностика, № 11, c. 24–28, 2002.
16. Жаркий С. М., Карабутов А. А., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б., и др. Исследование слоев пористого кремния лазерным ультразвуковым методом. Физика и техника полупроводников, т. 32, № 10, с. 485–489, 2003.
17. Белов М. А., Карабутов А. А., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Диагностика пористости графитоэпоксидных композитов лазерным ультразвуковым методом. Контроль. Диагностика, № 2, с. 48–54, 2003.
18. Карабутов А. А., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Измерение пористости бумаги лазерным оптико-акустическим методом. Акустический журн., т. 51, № 5, с. 652–657, 2005.
19. Карабутов А. А., Кобелева Л. И., Подымова Н. Б., Чернышова Т. А. Измерение локальной пористости композиционных материалов, упрочненных частицами, лазерным оптико-акустическим методом. Сб. материалов Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва, Интерконтакт Наука, 2009, т. 2, с. 234–235.
20. Карабутов А. А., Керштейн И. М., Пеливанов И. М., Подымова Н. Б. Исследование упругих свойств однонаправленных графитоэпоксидных композитов лазерным ультразвуковым методом. Механика композитных материалов, т. 34, № 6, с. 811–822, 1998.
21. Карабутов А. А., Кобелева Л. И., Подымова Н. Б., Чернышова Т. А. Лазерный оптико-акустический метод локального измерения упругих модулей композиционных материалов, упрочненных частицами. Электронный журнал «Техническая акустика», http://www.ejta.org, 2008, 19.
22. Исакаев Э. Х., Григорьянц Р. Р., Спектор Н. О., Тюфтяев А. С. Влияние угла раскрытия канала выходного электрода на характеристики плазматрона. Теплофизика высоких температур, т. 32, № 4, с.627–628, 1994.
23. Исакаев Э. Х., Синкевич О. А., Тюфтяев А. С., Чиннов В. Ф. Исследование генератора низкотемпературной плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода и некоторые его применения. Теплофизика высоких температур, т. 48, № 1, с. 105–134, 2010.
24. Белялетдинов Т. Ш., Горячев С. В. Сенченко В. Н. и др. Исследование гомогенной и гетерогенной плазмы методами спектроскопии и скоростной визуализации. Вестник МЭИ, № 4, с. 61–69, 2009.
25. Исакаев Э. Х., Мордынский В. Б., Подымова Н. Б., Терешкин С. А. и др. Определение пористости плазменных керамических покрытий. Тезисы докладов 12 Междунар. научно-практической конф. «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня». Санкт-Петербург, Политехн. ун-т, 2010, с. 85–86.
26. Физические величины. Справочник. (ред. Григорьев И. С., Мейлихов Е. З.). Москва, Энергоатомиздат, 1991.

		Alexander Karabutov - Doctor of Science, Professor. Laser optoacoustics lababoratory at International Laser Center of M.V. Lomonosov Moscow State University. Leninskie Gory, МSU, Moscow 119991, Russia. Scientific interests: laser optoacoustics, laser ultrasound, nondestructive testing, optoacoustic tomography. http://ilc.phys.msu.ru aak(at)ilc.edu.ru +7 (495) 939-53-09
		Natalia Podymova - Ph. D., Assistant Professor. Physics Faculty of M.V. Lomonosov Moscow State University. Leninskie Gory, МSU, Moscow 119991, Russia. Scientific interests: laser optoacoustics, laser ultrasound, nondestructive testing, investigation of acoustic properties of condensed inhomogeneous materials, wideband acoustic spectroscopy. http://www.phys.msu.ru npodymova(at)mail.ru +7 (495) 939-53-09