防护覆层无损检测：原理、方法与应用详解

在现代工业制造中，从航空航天到日常消费品，各种功能性覆层（或称涂层）的应用无处不在。它们承担着防腐、耐磨、绝缘、导电或装饰等关键任务。覆层的厚度、与基体的结合强度以及是否存在内部缺陷，直接决定了最终产品的使用寿命和性能可靠性。因此，开发和应用精准、高效的无损检测（NDT）技术，对这些覆层进行质量控制，显得至关重要。本文将系统梳理并深入探讨用于非高温环境下各类防护覆层的核心无损检测技术。

一、金属基底上金属覆层的无损检测

金属基底上的金属覆层组合非常普遍，例如钢材上的镀锌层用于防腐，或是在关键部件上喷涂耐磨合金层。针对这类体系的检测，技术挑战在于如何在不损伤覆层的前提下，精确评估其厚度及与基体的结合状态。

1. 飞秒激光超声技术：薄膜无损检测的前沿

对于厚度在微米甚至纳米量级的薄膜，传统的超声检测方法常常力不从心，因为它们难以产生频率足够高的超声波来实现足够的分辨率。同时，许多高纯度薄膜的生产过程对接触和污染极为敏感，这要求检测方法必须是完全非接触的。

为应对这一挑战，高频超声波脉冲干涉法应运而生。该技术的核心是利用飞秒（fs, 1fs = 1×10^-15s）激光器。如下图所示的实验装置，一台Ti:蓝宝石激光器能够产生重复频率高达82MHz、脉冲宽度仅为110fs的超快激光脉冲。