涡轮是航空发动机的核心部件之一,常常在复杂的热载荷和机械载荷环境下工作,因此涡轮的稳定性直接关系到飞行器的安全。本文研究的整体涡轮采用热等静压（HIP）连接工艺把涡轮盘件和叶片部位进行连接制备而成。因其生产工艺制作的特殊性,盘件和叶片之间的斜结合面上易产生连接不良的缺陷类型。根据涡轮的结构特性,选择收发分置式检测方法,相控阵探头发射,曲面探头接收的检测技术。本研究采用超声相控阵结合机械扫查装置对整体涡轮斜结合面进行自动检测,并利用相应的软件对数据进行分析和成像,实现涡轮斜结合面的整体扫描成像检测。由于缺乏对整体涡轮斜结合面进行超声相控阵自动扫描成像的专用设备,因此本文开展超声相控阵结合机械扫描的专用设备的研制。具体工作内容如下:首先,分析和研究了整体涡轮的几何特性和声学特性。用超声相控发射的优势和涡轮斜结合面上的反射、折射和波形转换的声学现象分析了缺陷的识别,同时阐述了同深度成像幅值法和整体涡轮成像的极坐标转换和插补算法原理。其次,利用超声相控阵设备PA22X作为硬件基础进行软件开发,结合机械扫描装置及夹持装置形成整体涡轮超声相控阵扫描成像检测系统。使用QT开发平台,开发出专用的涡轮成像检测软件,该软件具有控制收发分置式的超声相控阵发射接收信号、数据采集并处理数据、成像的功能。最后,通过检测不同深度和不同角度的预埋缺陷的涡轮试块来验证该专用系统的缺陷成像效果。依据系统检测结果的实时A扫波形图、同深度成像图和整体涡轮成像图进行分析并证明其实用性。研究结果表明:整体涡轮超声相控阵扫描成像检测系统可以用于整体涡轮斜结合面的缺陷检测,采用的自动扫描装置可以避免由于人工操作的漏检、误检等问题;通过对接收的斜结合面的反射回波的幅值可以判断是否存在缺陷;可以对当量最小直径为2mm的结合不良缺陷进行检测且检测显示效果直观。