航空发动机的发展是国防科技水平的重要体现,热障涂层由于隔热性能佳,可以有效保护航空发动机涡轮叶片,减少其受热气流冲击。热障涂层在制备完成时内部就包含一定的孔隙,这些孔隙结构可以帮助其提高隔热效率。然而,在服役过程中热障涂层的孔隙会发生变化,尤其是火山灰高温腐蚀会对孔隙结构产生较大的影响。火山灰被吸入发动机后会变成熔融状态渗透进热障涂层中,改变涂层孔隙结构,从而影响涂层的隔热性能和力学性能等,分析火山灰腐蚀诱发的孔隙变化是分析热障涂层剥落的重要途径。X射线计算机断层扫描(CT)是一种微观结构探索的方法,具有无损、三维、高分辨率等特点,因此有望成为热障涂层内部结构分析的有效手段。本课题基于CT表征方法,以大气等离子喷涂热障涂层为研究对象,运用图像形态学的处理方法,得到了热障涂层孔隙的分布特点,分析了火山灰腐蚀导致孔隙演化的规律,并结合几种常用孔隙检测手段对实验结果进行了对比。主要研究内容有:(1)提出了一种图像分割处理的方法。热障涂层内部孔隙繁多,体积小,且与样品的界限不明显,常用的单一阈值分割法不能完整地将孔隙从样品中分割出来。经过探索发现,顶帽法这种图像形态学处理方法在可以很好地识别图像的细节部分,能识别出热障涂层中的绝大部分孔隙。对于部分未识别的则采用区域生长法补全,两种方法结合能将孔隙从热障涂层样品中完整提取出来。通过这种方式对热障涂层内部孔隙的结构进行了三维重构。(2)研究了火山灰高温腐蚀对热障涂层内部孔隙的尺寸、形状、孔隙率演化规律的影响。在孔隙尺寸方面,火山灰在熔融渗透进陶瓷层的过程中主要填充的是半径在3μm以下的孔隙;在孔隙形状方面,火山灰腐蚀会使孔隙形态由规则向不规则转变,腐蚀温度越高,孔隙越不规则,火山灰涂覆量对孔隙球形度造成的影响较小;在孔隙率方面,火山灰腐蚀样品比原始涂层低,孔隙率随着涂覆量增多而降低,随着腐蚀温度上升而降低。(3)结合压汞法、SEM法、超声扫描显微镜法三种检测手段与CT法做对比。实验发现,压汞法、SEM法的检测数据与CT法基本一致。但是压汞法只能得到累加的孔隙分布值,SEM法只能分析某个截面的孔隙分布信息,且两种方法都对样品造成不可逆的伤害。由于超声波在进入多孔热障涂层样品时散射严重,超声波扫描显微镜还不能满足检测热障涂层。