双金属涡轮盘作为航空发动机系统中的重要动力器件,在工作中需要承受着循环复杂的载荷以及高温高压的叠加作用,长期在高温的严苛环境下进行力的传导。为了满足新一代飞机发动机的强度要求,某研究所设计制造了一体化成型的涡轮,摒弃了传统的榫槽榫齿结构,采用真空扩散焊技术将两种镍基成分不同的高温合金进行焊接,从而形成整体的涡轮结构。然而,材料在焊接的过程中,在其结合层处可能会出现结合不良甚至未结合的情况,这些缺陷将会严重影响涡轮的服役性能。因此对双金属扩散焊涡轮结合层的质量检测开展相关的技术研究,对于新型航空发动机的服役性能有着非常重要的意义。首先根据双金属涡轮盘的结构特点以及扩散焊工艺的连接特点,测量了两种镍基高温合金的声学特性,分析了多种方法的检测效果,最终选择采用超声相控阵成像方法来对结合层进行检测。其次基于涡轮盘的远距离小孔径的结构特点,设计了针对该型工件的专用凸面相控阵探头,并在CIVA仿真平台上对多种凸面相控阵的声场进行仿真,确定了最优的探头参数。然后利用CIVA仿真了凸面相控阵的缺陷模拟响应,通过调整相控阵阵元参数达到能够识别1mm当量的平底孔的能力,并制作凸面相控阵探头。最后设计开发了一套对涡轮盘的孔内超声相控阵自动扫描成像系统。系统具有四个自由度动作,能够从孔内进行自动检测,直观显示了缺陷的分布情况。研究结果表明:设计的超声凸面相控阵探头能够实现对小孔径远距离的聚焦,聚焦效果良好,研制的超声相控阵自动扫描成像系统可以实现对双金属涡轮盘自动检测,检测精度达1mm平底孔当量,搭建的系统可靠性与重复性强,适用于双金属涡轮盘的批量生产以及在役检测,对工业有显著的效益。