一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，包括如下步骤：将腐蚀介质涂覆在具有热障涂层的样品表面；将涂覆有腐蚀介质的样品在第一预设温度下加热预设时间，使腐蚀介质烧结于样品表面；将加热后的涂覆有腐蚀介质的样品固定于预设位置；向样品表面喷射高温气流，使样品表面温度达到第二预设温度，实时采集样品的温度及热障涂层的涂层状态。本发明专利技术通过向涂覆有腐蚀介质的热障涂层喷射高温气流，准确模拟了航空发动机叶片热障涂层在真实使用环境中所受到的CMAS高温腐蚀影响，给热障涂层材料的设计和选择提供了可靠的依据，克服了检测过程中使用航空发动机进行测试时所带来的成体高昂的问题，提高了叶片热障涂层受CMAS高温腐蚀影响的检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法
本专利技术涉及航空发动机
，特别涉及一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法。
技术介绍
航空发动机的发展是衡量一个国家国防实力和科技水平的重要标志，提高航空发动机的推重比与涡轮前进口温度是提高发动机性能的重要措施和必然趋势。热障涂层技术、高温单晶合金材料、冷却气膜技术列为航空发动机高温热防护的三大核心技术。然而，单晶高温合金和冷却气膜技术已基本接近材料的熔点和加工技术极限，热障涂层技术是目前提高航空发动机服役温度最切实可行的方法，并且已经在我国的XX10、XX20等型号航空发动机上得到了广泛应用，在其它型号的航空发动机上也有着良好的应用前景。热障涂层过早剥落失效极大的限制了其发展与安全应用，这种情况在我国尤为严重，成为了制约我国热障涂层安全应用的重要瓶颈。经过半个多世纪的研究，人们逐渐提炼出热障涂层高温氧化、CMAS腐蚀、硬质颗粒冲蚀是造成涂层剥落的三大关键因素。由这三个关键因素所构成的极其恶劣的多场耦合服役环境导致服役过程中的热障涂层迅速剥落失效，暴露出合金基底，进而导致航空发动机损坏、飞机失事等严重后果。这是因为热障涂层在高温、冲蚀、腐蚀且马赫数多变的服役环境下，会发生相变、烧结、氧化、冲蚀、腐蚀等多种复杂的失效形式，并最终导致涂层的开裂、剥落失效。为了充分研究和有效预测热障涂层材料的热力化失效和可靠性问题，通过相关的试验加载装置来模拟热障涂层的热、力、化多场耦合环境对其破坏机理进行分析是热障涂层领域的研究热点和发展趋势。造成热障涂层剥落失效的关键环境因素之一是飞行过程吸入的一些灰尘、沙粒以及火山爆发后残留的火山灰在高温下熔化粘结在涂层表面，与涂层发生反应，并最终导致剥落失效，即CMAS高温腐蚀。为研究热障涂层高温腐蚀的破坏机制，改善涂层服役寿命，就必须模拟热障涂层高温腐蚀环境，而传统的发动机试车方法耗资巨大，效率低，检测困难。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，通过向涂覆有腐蚀介质的热障涂层喷射高温气流，准确模拟了航空发动机叶片热障涂层在真实使用环境中所受到的CMAS高温腐蚀影响，给热障涂层材料的设计和选择提供了可靠的依据，克服了检测过程中使用航空发动机进行测试时所带来的成体高昂的问题，提高了叶片热障涂层受CMAS高温腐蚀影响的检测效率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，包括如下步骤：S200，将腐蚀介质涂覆在具有热障涂层的样品表面；S300，将涂覆有所述腐蚀介质的所述样品在第一预设温度下加热预设时间，使所述腐蚀介质烧结于所述样品表面；S400，将加热后的涂覆有所述腐蚀介质的所述样品固定于预设位置；S500，向所述样品表面喷射高温气流，使所述样品表面温度达到第二预设温度，实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态。进一步地，热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法还包括如下步骤：S100，对所述样品表面进行打磨去除毛刺，且使用酒精进行超声波清洗。进一步地，步骤S500中所述实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态之前，还包括如下步骤：通过冷却气体对所述样品进行冷却。进一步地，所述样品包括：试片样品或叶片样品；所述冷却气体通过冷却通道垂直吹向所述试片样品远离所述高温气流的一侧；或，所述冷却气体垂直吹入所述叶片样品榫头的冷却通道内。进一步地，所述腐蚀介质包括钙、镁、铝和/或硅的氧化物。进一步地，所述腐蚀介质按照预设浓度均匀涂覆于所述样品的表面。进一步地，步骤S500中所述使样品表面温度达到第二预设温度，包括：调整所述超音速喷枪与所述样品的距离，使所述样品表面温度达到第二预设温度；和/或，调整所述燃料气源的压力和/或流量，使所述样品表面温度达到第二预设温度。进一步地，步骤S500中所述实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态，包括：通过红外测温仪和/或热电偶采集所述样品的温度；和/或，通过CCD工业相机和/或红外热像仪采集所述样品表面的表面、界面形貌图演变及裂纹萌生与扩展；和/或，通过声发射仪采集所述热障涂层内部裂纹损伤信号。进一步地，所述红外测温仪测量所述样品靠近所述高温气流的一侧的温度；和/或，所述热电偶测量所述样品的内部温度和/或远离所述高温气流的一侧的温度。进一步地，所述声发射仪与波导杆的一端连接；所述波导杆的另一端与烧结有所述腐蚀介质的所述样品远离所述高温气流的一侧固定连接。进一步地，所述高温气流的生成步骤为：将煤油增压至预设压力，并进行雾化，得到雾化煤油；将所述雾化煤油与氧气混合，得到燃料气源；将所述燃料气源在超音速喷枪内点燃，得到所述高温气流。进一步地，所述氧气的流量为130-250L/min；和，所述雾化煤油的流量为3-6L/h；和，所述雾化煤油的压力为0.6-1.2MPa，所述氧气的压力比所述雾化煤油的压力高0.2MPa。本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：通过向涂覆有腐蚀介质的热障涂层喷射高温气流，准确模拟了航空发动机叶片热障涂层在真实使用环境中所受到的CMAS高温腐蚀影响，给热障涂层材料的设计和选择提供了可靠的依据，克服了检测过程中使用航空发动机进行测试时所带来的成体高昂的问题，提高了叶片热障涂层受CMAS高温腐蚀影响的检测效率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。图1是本专利技术实施例提供的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法流程图。请参照图1，本专利技术实施例提供一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，包括：S100，对样品表面进行打磨去除毛刺；和/或，对所述样品进行超声波清洗。将样品表面的毛刺打磨后，可以提高样品表面的平整度，在进行腐蚀检测时可以提高检测的精度，降低误差。相似的，对样品进行超声波清洗，清除样品表面所沾染的各种污物，提高样品表面的清洁度，进而提高腐蚀检测的精度，降低误差。可选的，使用410目的金刚砂纸轻轻地打去样品表面的毛刺。可选的，使用酒精对样品进行超声波清洗。S200，将腐蚀介质涂覆在具有热障涂层的样品表面。可选的，腐蚀介质包括钙、镁、铝和/或硅的氧化物。腐蚀介质按照预设浓度均匀涂覆于样品的表面。可选的，预设浓度为13mg/cm2。可以确保在检测过程中，预设浓度的腐蚀介质可以确保始终对热障涂层进行高温腐蚀。S300，将涂覆有腐蚀介质的样品在第一预设温度下加热预设时间，使腐蚀介质烧结于样品表面。可选的，将涂覆有腐蚀介质的样品放入高温电阻炉内在900℃下加热0.5小时，使腐蚀介质烧结于样品的表面。相应的，第一预设温度为900℃，预设时间为0.5小时。S400，将加热后的涂覆有腐蚀介质的样品固定于预设位置。在本专利技术实施例的一个实施方案中，使用特制夹具将样品固定于预设位置，用于高温气流的超音速喷枪的喷口垂直朝向样品一个侧面的表面。S500，向样品表面喷射高温气流，使样品表面温度达到第二预设温度，实时采集样品的温度及热障涂层的涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S200，将腐蚀介质涂覆在具有热障涂层的样品表面；S300，将涂覆有所述腐蚀介质的所述样品在第一预设温度下加热预设时间，使所述腐蚀介质烧结于所述样品表面；S400，将加热后的涂覆有所述腐蚀介质的所述样品固定于预设位置；S500，向所述样品表面喷射高温气流，使所述样品表面温度达到第二预设温度，实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态。

【技术特征摘要】
1.一种热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S200，将腐蚀介质涂覆在具有热障涂层的样品表面；S300，将涂覆有所述腐蚀介质的所述样品在第一预设温度下加热预设时间，使所述腐蚀介质烧结于所述样品表面；S400，将加热后的涂覆有所述腐蚀介质的所述样品固定于预设位置；S500，向所述样品表面喷射高温气流，使所述样品表面温度达到第二预设温度，实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态。2.根据权利要求1所述的热障涂层CMAS腐蚀的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：S100，对所述样品表面进行打磨去除毛刺，且使用酒精进行超声波清洗。3.根据权利要求1所述的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，步骤S500中所述实时采集所述样品的温度及所述热障涂层的涂层状态之前，还包括如下步骤：通过冷却气体对所述样品进行冷却。4.根据权利要求3所述的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，所述样品包括：试片样品或叶片样品；所述冷却气体通过冷却通道垂直吹向所述试片样品远离所述高温气流的一侧；或所述冷却气体垂直吹入所述叶片样品榫头的冷却通道内。5.根据权利要求1所述的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，所述腐蚀介质包括钙、镁、铝和/或硅的氧化物。6.根据权利要求5所述的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，所述腐蚀介质按照预设浓度均匀涂覆于所述样品的表面。7.根据权利要求1所述的热障涂层CMAS高温腐蚀的检测方法，其特征在于，步骤S500中所述使样品表面温度达到第二预设温度，包括：调整所述超音速喷枪与所述样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旺，李朝阳，杨丽，周益春，葛龙飞，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43