涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法技术

本发明专利技术涉及一种涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法，包括步骤：将涡轮叶片用合金材料样品在高湿热海洋大气环境中进行棚下环境试验；将结束所述棚下环境试验后的合金材料进行燃烧室排放物模拟介质涂覆后，于氧化性氛围中煅烧，进行热氧化试验；及将结束所述热氧化试验的合金材料重复且交替进行所述棚下环境试验和所述热氧化试验。该试验方法综合考虑了复杂南海大气环境的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射等因素及涡轮叶片本身在工作过程中所处的热因素，能够较准确地评价发动机的涡轮的叶片耐高湿热海洋大气环境性能，从而可为航空发动机涡轮叶片的研制和设计提供有利的技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法
本专利技术涉及性能测试
，特别是涉及一种涡轮叶片耐高湿热海洋大气性能的试验方法。
技术介绍
航空发动机的服役环境跨度大、飞机服役范围广，飞机投产后服役环境严酷程度远超原设计、试验指标要求，发动机环境适应性问题显著。在试验与评价方面，我国航空发动机环境试验体系主要包括GJB-101《航空发动机结构完整性指南》、GJB-241A《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》、GJB-242《航空涡轮螺浆和涡轮轴发动机通用规范》、CCAR-33部《航空发动机适航规定》等相关标准。其中，GJB-241A、GJB-242(两标准为MIL-E-5007D、MIL-E-8593A对应翻译标准)中规定“发动机在盐雾空气条件下工作或在盐雾空气中暴露后，应能满意地工作，并不损害其耐久性和使用寿命，所选用材料和涂料都应经过腐蚀试验，并要求通过抗腐蚀试验予以验证，试验应在模拟发动机工作、运输和贮存期间的环境条件下进行”，并提出采用“采用盐雾喷射循环试验的方式开展试验验证工作”。但是经项目组前期调研、沟通，发现在实际实施过程中，国内航空发动机研制、生产单位在开展发动机结构环境试验考核时，主要是依据GJB-150.11A《装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验》、HB-5830.12《机载设备环境试验条件及试验方法盐雾》等盐雾试验标准及GB-13303《钢的抗氧化性能测定方法》、HB-5258《钢及高温合金的抗氧化性测定试验方法》、HB-7740《燃气热腐蚀试验方法》等热试验标准开展相关工作。因此目前对于发动机结构的环境试验考核，不能满足发动机中的涡轮叶片对于南海海洋大气等高湿热海洋大气环境下的测试需求，无法准确地评价发动机中的涡轮叶片在南海海洋大气等高湿热海洋大气环境下的性能。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法，能够提高涡轮叶片耐高湿热海洋大气性能评价的准确性。一种涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法，包括以下步骤：将涡轮叶片用合金材料样品在高湿热海洋大气环境中进行棚下环境试验；将结束所述棚下环境试验后的合金材料样品进行燃烧室排放物模拟介质涂覆后，于氧化性氛围中煅烧，进行热氧化试验；及将结束所述热氧化试验的合金材料重复且交替进行所述棚下环境试验和所述热氧化试验。上述试验方法，可以航空发动机的涡轮叶片合金材料作为试验对象，并将其先在南海大气等高湿热海洋大气环境中进行棚下环境试验，使海洋环境中的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射等因素对合金材料的表面氧化膜例如Cr2O3和Al2O3造成损伤，且海洋环境中的氯离子会促进氧化膜的开裂和剥落，从而加速涡轮叶片的腐蚀失效。同时，氯离子浓度过高还会引起M-Cr-Al-Y梯度涂层中铬元素和铝元素的快速消耗，导致合金材料的保护性氧化膜的快速剥落，致使发动机在海洋大气中短时间工作后就进入到了热腐蚀阶段，模拟了发动机的涡轮在复杂南海大气环境等高湿热海洋大气环境中的实际服役情况，通过棚下环境试验显著缩减使用寿命。在此基础上将结束棚下环境试验后的合金材料进行燃烧室排放物模拟介质涂覆后，于氧化性氛围中煅烧进行热氧化试验，以使在热氧化试验中同时伴随有热腐蚀现象，以模拟涡轮叶片合金材料在工作过程中所经受的热氧化损伤，再开展循环试验。如此该试验方法，以涡轮叶片为试验对象，避免了以发动机整机状态进行试验对发动机造成不可恢复性损坏，且综合考虑了复杂南海大气环境的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射等因素及涡轮叶片本身在工作过程中所处的热因素，能够满足发动机的涡轮的叶片对于南海海洋大气等高湿热海洋大气环境下的测试需求，可较准确考核航空发动机结构在实际服役状态的损伤情况，进而能够较准确地评价发动机的涡轮的叶片耐高湿热海洋大气环境性能，从而可为航空发动机涡轮叶片的研制和设计提供有利的技术支撑。在其中一个实施例中，单次所述棚下环境试验的暴露时间为6个月～12个月；单次所述热氧化试验的煅烧保温时间为150h～200h；所述棚下环境试验的暴露时间和所述热氧化试验的煅烧保温时间的总时长不小于3年。在其中一个实施例中，所述燃烧室排放物模拟介质涂覆的介质为混合盐溶液，所述混合盐溶液为质量比3:1的无水硫酸钠和无水氯化钠的饱和水溶液。在其中一个实施例中，所述燃烧室排放物模拟介质在所述合金材料样品上的涂覆量为3mg/cm2～5mg/cm2。在其中一个实施例中，当所述涡轮叶片用合金材料样品为高压涡轮叶片所用的高温合金材料时，所述热氧化试验的煅烧温度为1500℃～1700℃；当所述涡轮叶片用合金材料样品为低压涡轮叶片所用的高温合金材料时，所述热氧化试验的煅烧温度为1000℃～1200℃。在其中一个实施例中，还包括对所述棚下环境试验中的合金材料样品每个月至少拍照一次的步骤。在其中一个实施例中，还包括对所述棚下环境试验中的合金材料样品进行腐蚀电化学测试的步骤。在其中一个实施例中，所述腐蚀性电化学测试的取样时间的间隔随着所述棚下环境试验的进行越来越大。在其中一个实施例中，还包括在所述热氧化试验之前和之后，以及在所述热氧化试验的过程中对所述合金材料样品进行称重的步骤。在其中一个实施例中，所述热氧化试验是将所述合金材料置于坩埚中，再放置于煅烧炉中煅烧；所述坩埚在使用之前于高于所述热氧化试验的煅烧温度50℃以上的温度焙烧。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。目前对于发动机结构的环境试验考核，有采用GJB-150.11A《装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验》、HB-5830.12《机载设备环境试验条件及试验方法盐雾》中规定的盐雾试验方法来评价，或采用GB-13303《钢的抗氧化性能测定方法》、HB-5258《钢及高温合金的抗氧化性测定试验方法》规定的热氧化试验与评价方法来评价。然而本研发人员发现，前者方法仅使用48h或96小时盐雾试验方法作为单一手段，后者仅使用抗氧化性能测定方法作为单一手段，这些方法一方面缺乏对复杂南海大气环境的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射等因素的考虑，另一方面缺乏对复杂南海大气环境的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射等因素及涡轮叶片本身在工作过程中所处的热因素的综合考虑，故而不能满足发动机的涡轮的叶片对于南海海洋大气等高湿热海洋大气环境下的测试需求，无法准确考核航空发动机结构在实际服役状态的损伤情况，无法准确地评价发动机的涡轮的叶片耐高湿热海洋大气环境性能，不利于航空发动机涡轮叶片的研制和设计。另外，也有针对发动机整机在盐雾腐蚀环境进行耐久性循环测试，例如MIL-E-5007D与MIL-E-8593A中规定发动机应按相关要求，经受每次48小时的25次循环盐雾腐蚀试验，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：将涡轮叶片用合金材料样品在高湿热海洋大气环境中进行棚下环境试验；将结束所述棚下环境试验后的合金材料样品进行燃烧室排放物模拟介质涂覆后，于氧化性氛围中煅烧，进行热氧化试验；及将结束所述热氧化试验的合金材料重复且交替进行所述棚下环境试验和所述热氧化试验。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片用合金材料耐高湿热海洋大气性能的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：将涡轮叶片用合金材料样品在高湿热海洋大气环境中进行棚下环境试验；将结束所述棚下环境试验后的合金材料样品进行燃烧室排放物模拟介质涂覆后，于氧化性氛围中煅烧，进行热氧化试验；及将结束所述热氧化试验的合金材料重复且交替进行所述棚下环境试验和所述热氧化试验。2.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，单次所述棚下环境试验的暴露时间为6个月～12个月；单次所述热氧化试验的煅烧保温时间为150h～200h；所述棚下环境试验的暴露时间和所述热氧化试验的煅烧保温时间的总时长不小于3年。3.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述燃烧室排放物模拟介质涂覆的介质为混合盐溶液，所述混合盐溶液为质量比3:1的无水硫酸钠和无水氯化钠的饱和水溶液。4.如权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述燃烧室排放物模拟介质在所述合金材料样品上的涂覆量为3mg/cm2～5mg/cm2。5.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，当所述涡轮叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，李坤兰，郑南飞，李长虹，张少锋，高春雨，汪凯蔚，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东,44