根据航空推进系统的代际演变规律，燃烧室出口温度与推重比之间存在显著的正相关关系[1]。这一热力学耦合参数已成为第四代航空发动机性能提升的核心标准。涡轮叶片是航空发动机中的关键高温承重部件，通常由镍基或钛基超合金制成。这些材料的基体温度一般不得超过约1000°C。因此，进一步采用了TBC来提高涡轮叶片的耐温极限[2,3]。
在高温和高速气流条件下，富氧化铝的TGO层会在粘结涂层（BC）和陶瓷顶层涂层（TC）的界面处不断形成[4,5]。这种氧化物固有的低强度和韧性不可避免地削弱了界面结合强度[6]。此外，随着TGO厚度的增加，产生的应力会直接促进裂纹的起始和扩展，可能导致涂层过早脱粘[7][8][9]。在经历快速冷却-加热热冲击环境的TBC中，这一问题尤为突出[10]，恶劣的工作条件会导致应力迅速积累，加剧涂层过早脱粘，带来显著的安全风险[11,12]。
为了减少脱粘造成的安全和经济损失，许多学者采用了多种方法来评估TBC的脱粘情况。李等人[13]使用声发射方法在等离子喷涂阶段实现了损伤检测。声发射主要用于准备阶段，无法更好地识别使用阶段的损伤。由于TBC脱粘会导致热阻的局部异常，红外热成像可以作为一种有效的无损评估技术来检测这些缺陷[14,15]。虽然利用了脱粘处的温差成像，但成像精度较低，只能识别浅层损伤。基于此，许多学者使用红外热波成像进行TBC脱粘检测[16][17][18]。这种方法能够高精度地识别内部层缺陷。朱等人[19]使用涡流成像来检测由于TBC脱粘引起的温度场变化。为了实现高精度缺陷检测，许多学者采用太赫兹成像技术[20][21][22]。
上述无损检测技术在高温条件下存在显著局限性，主要表现为信噪比降低和材料性质随温度的变化。因此，现有方法难以有效识别和表征TBC界面处的脱粘缺陷。激光超声技术能够在高温环境下实现非接触式、远距离的高精度表面缺陷检测。由于无需耦合剂，该技术有效规避了传统超声检测中的热降解和声能衰减问题，特别适用于工业应用中高温金属组件的实时无损评估[23,24]。
钱等人[25]提出了一种用于检测航空发动机涡轮叶片的光栅激光声谱成像方法。根据穿过缺陷的超声波，声速的变化直接转换为谱中心频率的变化。通过谱中心频率的变化进行成像，并使用Otsu算法分割缺陷区域。罗莎等人[26]利用激光超声技术计算了脱粘的临界应力场，并获得了应力强度因子与应变释放率之间的关系。范等人[27]通过自动提取超声波特征来评估涂层结合质量，并获得了光谱特征。使用主成分分析减少了特征空间，并利用支持向量机区分脱粘和完整涂层。张等人[28]通过皮尔逊相关系数后处理算法获取了由损伤引起的波形变化，以定位损伤。马等人[29]提出了一种利用超声反射系数幅度谱的方法来检测涂层的结合强度，该方法通过互相关算法间接反映了涂层的结合强度。
利用激光超声检测TBC的研究取得了良好的检测结果。然而，这些研究主要集中在常温下的TBC评估，尚未扩展到高温服役环境中的缺陷检测。值得注意的是，实际工程应用中的TBC主要承受高温载荷。实验条件与实际服役环境之间的显著差异可能使现有检测方法的适用性受到质疑，迫切需要建立一种适用于高温工作条件的检测技术体系。
目前TBC脱粘检测的主要挑战是，由于TC层厚度较低，超声波的传播时间短于其脉冲持续时间，导致来自层前后界面的回波信号发生混叠，从而无法在时间域中区分这些信号。同时，高温会导致材料热膨胀和内部声速变化，引起超声波传播路径和反射信号的时间偏移。此外，高温环境中的超声信号衰减进一步复杂化了信号特征提取和缺陷表征。
本文首次提出了1200°C下兰姆波能量泄漏的理论模型，并阐明了其在多层TBC结构中的特性。采用空间梯度能量特征方法绘制了扫描区域的泄漏分布图[30]，实现了TBC脱层的非接触式激光超声成像。这为航空航天热防护系统等极端环境中的界面脱粘缺陷检测提供了新的技术解决方案。
