液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置制造方法及图纸

本公开关于一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置，该方法包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从获取到的多个图像中获取第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在第一试件表面的驻留特性。本公开实施例的液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，根据获取的试件在烧蚀过程中的图像中呈现出的液滴量的变化特征来表征液态物质在材料表面的驻留特性，能够对液态物质在材料表面的驻留特性予以量化，便于衡量不同材料对应的驻留特性。

【技术实现步骤摘要】
液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置
本公开涉及材料
，尤其涉及一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置。
技术介绍
复合材料由于其良好的力学特性和抗高温性能，被广泛地应用于航天航空、核能等领域。在航空高超声速飞行器结构材料中，飞行器外表承受的气动热随着飞行器速度的增加而增大。在超高声速飞行的情况下，飞行器表面的结构材料由于被气动烧蚀会发生氧化。通常，为了模拟飞行器高空超高速飞行环境，采用高温风洞对飞行器结构材料的耐高温性能进行测试。在烧蚀过程中，材料表面会有新物质的生成。以C/SiC、SiC等材料为例，材料表面在烧蚀过程中会伴随着气态CO和液态SiO2等物质的生成。一方面，生成的液态SiO2能够封填材料表面的孔隙和裂纹等缺陷；另一方面，由于氧气在液态SiO2中的扩散速率非常低，因此液态SiO2能够很好地起到隔绝氧气和基体的接触，降低氧化烧蚀反应的速率。然而，实际烧蚀过程中由于高速气流的冲刷作用，生成的液态SiO2会在很短的时间内会被冲刷离开材料表面，减弱液态SiO2的氧气隔绝作用。对材料表面进行合理的微结构设计有可能降低液态物质在材料表面的流动冲刷速率，从而使其驻留在材料表面，起到保护材料基体的作用。但是由于材料表面微结构种类较多且参数各异，难以统一表征材料表面微结构对液态物质在其表面驻留特性的影响，故一种探究液态物质在材料表面的驻留特性的措施有待被提出。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置，用以解决相关技术中难以表征液态物质在材料表面的驻留特性的问题。根据本公开的第一个方面，体用了一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在所述第一试件表面的驻留特性，其中，所述驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。可选地，所述从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，包括：获取所述第一试件表面驻留的液滴覆盖所述第一试件的面积占所述第一试件表面积的比例随所述烧蚀时间的变化量。可选地，所述方法还包括：在试件被烧蚀过程中以蓝光为入射光源照射到所述第一试件表面。可选地，所述获取所述第一试件表面的图像，包括：获取通过滤波片过滤后的所述第一试件表面的图像，所述滤波片用于过滤所述第一试件在氧化过程中产生的辐射光。可选地，所述方法还包括：获取至少两种具有不同表面微结构的试件对应的所述驻留特性；根据所述至少两种试件对应的所述驻留特性确定试件的表面微结构参数与所述驻留特性之间的关系；基于所述关系，根据第二试件的表面微结构参数对所述第二试件的所述驻留特性进行评估。可选地，所述方法还包括：所述第一试件以及所述第二试件为C/SiC复合材料。根据本公开的第二个方面，提供了一种液态物质在材料表面驻留特性的获取装置，包括：第一获取模块，用于获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；第二获取模块，用于从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在所述第一试件表面的驻留特性，其中，所述驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。可选地，所述第二获取模块用于：获取所述第一试件表面驻留的液滴覆盖所述第一试件的面积占所述第一试件表面积的比例随所述烧蚀时间的变化量。可选地，所述第一获取模块用于：获取通过滤波片过滤后的所述第一试件表面的图像，所述滤波片用于过滤所述第一试件在氧化过程中产生的辐射光。可选地，所述装置还包括：第三获取模块，用于获取至少两种具有不同表面微结构的试件对应的所述驻留特性；确定模块，用于根据所述至少两种试件对应的所述驻留特性确定试件的表面微结构参数与所述驻留特性之间的关系；评估模块，用于基于所述关系，根据第二试件的表面微结构参数对所述第二试件的所述驻留特性进行评估。本公开实施例的液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，根据试件在烧蚀过程中获取的图像中呈现出的液滴量的变化特征来表征液态物质在材料表面的驻留特性，能够对液态物质在材料表面的驻留特性予以量化，便于衡量不同材料对应的驻留特性。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法的流程图；图2是根据一示例性实施例示出的试件表面液滴分布示意图；图3是根据一示例性实施例示出的液态物质在材料表面驻留特性的获取方法的流程图；图4是根据一示例性实施例示出的液态物质在材料表面驻留特性的获取装置的框图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。实验观测发现，在材料被烧蚀其表面液滴的体积增大的过程中，并非每一个液滴的体积都会增大。事实上，液滴体积增大的原因是“吸收”周围较小体积的液滴。实验中，持续不断的有体积较小的液滴与周围的液滴接触，并很快被体积较大的液滴所融合，最终使得体积较大的液滴的体积进一步增大。显然，液滴的融合以及增大过程对烧蚀过程当中液滴的流动行为会有直接的影响，即液滴体积的增大和液滴的形貌会直接影响液滴在材料表面流场中的流动演化行为。基于这一过程的机制，为进一步对材料表面进行微结构设计进而来调控液滴在试件表面分布的研究提供依据。基于上述分析，提出了本公开的液体物质在材料表面驻留特性的获取方法。图1是根据一示例性实施例示出的一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤101：获取第一试件在被烧蚀过程中其表面的多个图像；其中，第一试件为某一材料制成的测试试件，本实施例以第一试件为例测试该材料对应的驻留特性。其中，驻留特性用于表示材料被烧蚀的过程中产生的液态物质驻留在材料表面的量随烧蚀时间的变化。在该步骤101中，在试件被烧蚀的过程中可以以一固定时间间隔周期性的获取试件表面的多个图像。示例的，可以将试件置于高温风洞中进行烧蚀。步骤102：从获取到的多个图像中获取第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在第一试件表面的驻留特性。其中，驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。本实施例的液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，根据获取的试件在烧蚀过程中的图像中呈现出的液滴量的变化特征来表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，其特征在于，包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在所述第一试件表面的驻留特性，其中，所述驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。

【技术特征摘要】
1.一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，其特征在于，包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在所述第一试件表面的驻留特性，其中，所述驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，包括：获取所述第一试件表面驻留的液滴覆盖所述第一试件的面积占所述第一试件表面积的比例随所述烧蚀时间的变化量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在试件被烧蚀过程中以蓝光为入射光源照射到所述第一试件表面。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一试件表面的图像，包括：获取通过滤波片过滤后的所述第一试件表面的图像，所述滤波片用于过滤所述第一试件在氧化过程中产生的辐射光。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取至少两种具有不同表面微结构的试件对应的所述驻留特性；根据所述至少两种试件对应的所述驻留特性确定试件的表面微结构参数与所述驻留特性之间的关系；基于所述关系，根据第二试件的表面微结构参数对所述第二试件的所述驻留特性进行评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，唐云龙，屈哲，岳孟坤，朱相宇，方旭飞，李燕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11