一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法技术

本发明专利技术提供了一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，所述方法包括如下步骤：S1：获取航空发动机涂层部位环境温度、工作压力和工作时间；S2：将发动机涂层试样放入热处理炉，调节热处理炉的温度并在试样上增加用于向试样施加压力的工装；S3：对经过S2处理后的涂层试样进行硬度、结合力、微观组织和宏观组织进行测试，获得涂层在模拟环境时效处理后的组织性能变化特征与趋势。本发明专利技术所提供的检测方法，在传统的检测方法上通过热等静压炉的增加，增加了对涂层压力的模拟，模拟了真实发动机涂层部位温度、压力对涂层性能的影响，低成本实现涂层在模拟环境中产生氧化、烧结、致密化等变化，通过对涂层试样的研究获得涂层性能变化趋势。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法
本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种航空发动机涂层组织性能变化测试方法。
技术介绍
航空发动机采用了多种涂层技术，如在与转子叶片对偶的机匣内壁制备可磨耗封严涂层，避免转子叶片与机匣直接碰磨，减少转静子之间间隙，提高发动机效率；在涡轮叶片表面热障涂层，降低环境向基体传热热导率，降低叶片基体材料温度以保持其力学性能。航空发动机工作过程中，涂层受到环境温度、压力、气流等综合作用，可能导致涂层剥落失效，失效磨损包括温度对涂层产生氧化、烧结相变；压力导致涂层挤压致密化/硬化；气流冲刷涂层导致涂层剥落。涂层本身性能变化主要原因是环境温度和压力，气流冲刷为次要原因，涂层在环境温度压力作用下相变后，气流冲刷促进了涂层剥落。理论上研究涂层环境时效的最好方式是随发动机整机或部件试验，但发动机整机或部件试验试验成本高，单项涂层技术研究无法承担数百上千小时的整机或部件试验成本；且开展的涂层相变、致密化研究将导致零件破环或形成缺陷源，不能基于整机或部件开展涂层环境时效研究。现有技术中，一般采用单一的热处理方法研究温度对涂层的影响，只能实现环境温度与时间对涂层烧结氧化的影响，无法实现多因素条件下涂层性能演化研究，准确评估涂层性能变化趋势。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，基于涂层使用环境，通过对涂层试样施加环境温度和压力条件，模拟实现发动机对涂层时效处理主要因素，为研究涂层组织性能变化提供试验方法。本专利技术的目的在于，提供一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：获取航空发动机涂层部位环境温度、工作压力和工作时间；S2：将发动机涂层试样放入热处理炉，调节热处理炉的温度并在试样上增加用于向试样施加压力的工装，使得温度和压力分别与S1所述的环境温度、工作压力相同，并保持S1所述的工作时间；S3：对经过S2处理后的涂层试样进行硬度、结合力、微观组织和宏观组织进行测试，获得涂层在模拟航空发动机高温氧化和压力环境时效处理后的组织性能变化特征与趋势。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述S1中环境温度、工作压力通过发动机流场计算获得。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述S1中环境温度、工作压力通过设置在涂层部位的温度传感器和压力传感器获得。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述S1中工作时间通过发动机寿命和载荷谱计算。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述涂层试样包括基体以及通过粘结层粘结在基体上的涂层。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述基体的材质包括从不锈钢、钛合金和高温合金中选择的一种。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述涂层试样包括从平板试验、扇形试样、缩比尺寸试样或真实零件中选择的一种。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述工装设有用于保持工装温度的冷却结构。本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，还具有这样的特征，所述工装设有用于调节所施加压力的调节结构。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所提供的检测方法，在传统的检测方法上通过工装的增加，增加了对涂层压力的模拟，模拟了真实发动机涂层部位温度、压力对涂层性能的影响，低成本实现涂层在模拟环境中产生氧化、烧结、致密化等变化，通过对涂层试样的研究获得涂层性能变化趋势增加了涂层所处的工作压力，使得涂层所处的环境模拟更加贴近于现实，所得到的检测数据更加真实。附图说明图1为本专利技术所提供的航空发动机涂层组织性能变化检测方法的示意图，其中，1：涂层试样；2：工装；3：热处理炉；4：调节结构。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。如图1所示，一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，包括如下步骤：S1：获取航空发动机涂层部位环境温度、工作压力和工作时间；其中，工作压力为航空发动机涂层所处环境压力，S2：将发动机涂层试样1放入热处理炉3，调节热处理炉3的温度并在试样上增加用于向试样施加压力的工装2，使得温度和压力分别与S1所述的环境温度、工作压力相同，并保持S1所述的工作时间；S3：对经过S2处理后的涂层试样进行硬度、结合力、微观组织和宏观组织进行测试，获得涂层在模拟航空发动机高温氧化和压力环境时效处理后的组织性能变化特征与趋势。温度、压力、时间三项参数控制可按照S1中的参数循环控制，根据前述的传感器反馈，真实模拟发动机工作循环中条件，为研究涂层性能演变模式提供真实模拟环境。在本专利技术的部分实施例中，环境温度、工作压力在确定的工作时间段内可为确定值，用于检测在极端条件下，航空发动机涂层的组织性能变化。在本专利技术的部分实施例中，需要检测的航空发动机涂层是已经在工程上实际使用的，此时通过实际使用过程中，设置在涂层部位的温度传感器和压力传感器检测S1中的环境温度和工作压力。在本专利技术的部分实施例中，S1中工作时间通过发动机寿命和载荷谱计算。其中，载荷谱为涂层所受的典型载荷时间历程，经数理统计处理后，所得到的表示载荷大小与出现频次之间的关系图形、表格、矩阵和其他概率特征值的统称。所述发动机寿命为发动机设计过程中所限定的使用寿命和循环数。在本专利技术的部分实施例中，所述涂层试样包括基体以及通过粘结层粘结在基体上的涂层。基体的材质包括从不锈钢、钛合金和高温合金中选择的一种。涂层试样包括从平板试验、扇形试样、缩比尺寸试样或真实零件中选择的一种。粘结层和涂层的制备方法和材料与实际应用状态相同。在本专利技术的部分实施例中，所述工装设有用于保持工装温度的冷却结构。所述冷却结构可以为保护套，也可以在热处理炉上设有冷却空气入口，使得冷却空气进入到工装表面，使得工装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/nS1：获取航空发动机涂层部位环境温度、工作压力和工作时间；/nS2：将发动机涂层试样放入热处理炉，调节热处理炉的温度并在试样上增加用于向试样施加压力的工装，使得温度和压力分别与S1所述的环境温度、工作压力相同，并保持S1所述的工作时间；/nS3：对经过S2处理后的涂层试样进行硬度、结合力、微观组织和宏观组织进行测试，获得涂层在模拟航空发动机高温氧化和压力环境时效处理后的组织性能变化特征与趋势。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机涂层组织性能变化检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：获取航空发动机涂层部位环境温度、工作压力和工作时间；
S2：将发动机涂层试样放入热处理炉，调节热处理炉的温度并在试样上增加用于向试样施加压力的工装，使得温度和压力分别与S1所述的环境温度、工作压力相同，并保持S1所述的工作时间；
S3：对经过S2处理后的涂层试样进行硬度、结合力、微观组织和宏观组织进行测试，获得涂层在模拟航空发动机高温氧化和压力环境时效处理后的组织性能变化特征与趋势。


2.根据权利要求1所述的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，其特征在于，所述S1中环境温度、工作压力通过发动机流场计算获得。


3.根据权利要求1所述的航空发动机涂层组织性能变化检测方法，其特征在于，所述S1中环境温度、工作压力通过设置在涂层部位的温度传感器和压力传感器获得。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王标，陈易诚，韦林，赵浩川，邓杨芳，钟燕，唐勇，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51