一种材料相容性测试设计系统和方法，允许用于测试材料在极端环境中的行为特性，该方法包括将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境，测试样品具有外表面和内表面，该内表面限定内部容积部，该方法包括将测试样品的外表面暴露于第一环境一段预定时间，第一环境包括第一温度、第一压力和第一成分。该方法还包括将测试样品的内表面暴露于第二环境一段第二预定时间，第二环境包括第二温度、第二压力和第二成分。二成分。二成分。
【技术实现步骤摘要】
用于在暴露于极端条件之后测试材料的方法及系统
[0001]本公开总体上涉及测试材料，并且更具体地，涉及一种用于将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境的方法和系统，其中第二环境不同于第一环境。
技术介绍
[0002]测试材料系统在高温、高压和/或在腐蚀性环境下面临许多挑战。许多方法和系统是昂贵的，将人员潜在地暴露于危险状态，并且需要在各种参数下依次测试而不是同时进行测试。
[0003]为了真实地测试诸如金属、陶瓷或复合材料之类的材料，以在极端环境中实现长期耐久性，期望同时测试所有状态。目前，在温度、大气、机械应力以及工作流体相互作用的组合条件下存在非常少的解决方案来评估此类材料。
[0004]因此，本领域技术人员继续在极端环境中同时测试材料的领域中进行研究和开发。
技术实现思路
[0005]以下是根据本公开的主题的可以要求保护或可以不要求保护的实例的非穷尽列表。
[0006]所公开的是用于在暴露于极端条件之后测试材料的方法，该方法包括将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境，该测试样品具有外表面和内表面，该内表面限定内部容积部。
[0007]在一个实例中，所公开的方法包括将测试样品的外表面暴露于第一环境一段预定时间，该第一环境包括第一温度、第一压力和第一成分。该方法还包括将测试样品的内表面暴露于第二环境一段第二预定时间，该第二环境包括第二温度、第二压力和第二成分。
[0008]还公开的是用于在暴露于极端条件之后测试材料的系统，该系统包括将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境，该第一环境具有在第一温度和第一压力下具有第一成分的第一流体(例如，气态流体)，并且第二环境具有在第二温度和第二压力下具有第二成分的第二流体，该测试样品具有要暴露于第一环境的外表面和要暴露于第二环境的内表面，该内表面限定测试样品的内部容积部。
[0009]在一个实例中，所公开的系统包括限定腔室的壳体。该系统还包括第一流体源，该第一流体源与壳体的腔室流体联接以将第一流体供应至腔室。该系统还包括第一压力控制设备，该第一压力控制设备与第一流体源相关联并且配置成至少部分地控制第一流体的第一压力。该系统还包括第二流体源，该第二流体源可与测试样品的内部容积部流体联接以将该第二流体供应到该测试样品的内部容积部。该系统还包括第二压力控制设备，该第二压力控制设备与第二流体源相关联并且配置成至少部分地控制第二流体的第二压力。该系统还包括位于壳体中的热源，该热源限定用于容纳测试样品的加热腔室，其中加热腔室配置成至少部分地控制第一流体的第一温度和第二流体的第二温度。
附图说明
[0010]图1是用于将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境的方法的流程图；
[0011]图2是用于将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境的系统的示意性截面图；
[0012]图3是用于将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境的系统的一部分的立体截面图；
[0013]图4是用于将测试样品同时暴露于第一环境和第二环境的系统的一部分的立体截面图；
[0014]图5是图4中的系统的测试样品的立体图；
[0015]图6是图5中的测试样品的截面图；
[0016]图7是飞机的生产和维修方法的流程图；以及
[0017]图8是飞机的示意图。
具体实施方式
[0018]以下详细描述参考示出了由本公开描述的特定实例的附图。具有不同结构和操作的其他实例不背离本公开的范围。在不同的附图中，相同的附图标记可以指代相同的特征、元件或部件。
[0019]下面提供了根据本公开的主题的说明性的、非穷尽的实例，这些实例可以是要求保护的但不一定要求保护。在本文中对“实例”的引用是指结合实例描述的包括在根据本公开的主题的至少一个实施方式和/或实现方式中的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性、和/或操作步骤。因此，贯穿本公开，词语“实例”、“另一个实例”以及类似语言可以但不一定是指同一实例。进一步地，特征是具有任何一个实例的主题可以包括但不一定包括特征是具有任何其他实例的主题。此外，特征是具有任何一个实例的主题可以但不一定与特征是具有任何其他实例的主题组合。
[0020]本文公开的材料相容性测试系统100表征材料在高温下的行为，并且在实例中，在暴露于极端条件之后的行为，包括暴露于超临界CO2。经受实际条件的材料测试对于验证零件的设计性能是必要的。同时施加的实际压力厚度温度和应力分布可以显著提高使用这些材料的信心。所公开的系统100和方法200模拟与存在于换热器中的应力相当的应力，并允许测试那些应力，包括蠕变测量。所公开的系统100和方法200允许同时测试具有相同或不同几何形状和化学性能的多个样品，并收集每个样品上的数据，以验证在存在超临界CO2时在高温下的材料相容性。所公开的系统100和方法200还允许选择性地控制测试条件，包括温度和压力，以避免三相点并且提供可压缩性和比热随温度变化的平滑变化。本文中的系统100和方法200允许测试样品上温度一致，部分原因是使用了强制空气，这进而允许更小的标距长度。
[0021]所公开的系统100和方法200提供了一种用于在极端条件下同时测试材料的方法，该极端条件包括高温、高压、腐蚀性流体(包括超临界CO2)、燃料和其他碳氢化合物、蒸汽、卤代烷材料和其他灭火材料等。所公开的系统100和方法200还提供了一种用于在两个不同的环境条件下同时测试测试样品102的内表面108和外表面104的方法。所公开的系统100和方法200可在引入环境条件(包括热、压力和流体)之前处于真空状态，以便确保受控的测试环境。
[0022]参考图1，所公开的是用于使测试样品102同时暴露于第一环境和第二环境的方法200，测试样品102具有外表面104和内表面108，内表面108限定内部容积部。
[0023]在一个实例中，方法200包括暴露步骤210：将测试样品102的外表面104暴露于诸如第一环境122的介质一段预定时间。第一环境122具有第一温度T1、第一压力P1和第一成分C1。可以基于期望的测试条件经由任何加热方法选择性地控制第一温度T1。在一个或多个实例中，第一温度T1是约800℃至约1000℃。在一个实例中，第一环境122是环境空气或惰性气体。
[0024]可以基于期望的测试条件经由任何加压方法选择性地控制第一压力P1，该加压方法包括经由多个阀180和歧管，见图3。在一个或多个实例中，第一压力P1是环境的或惰性的压力，使得其是介质的压力。在另一个实例中，第一压力P1是约15psi至约2500psi。在另一个实例中，第一压力P1是约1500psi至约2500psi。可以基于期望的测试参数单独地调节多个阀180中的每个阀182。
[0025]第一环境122可以包括任何流体。在一个实例中，第一环境122包括惰性气体。在另一个实例中，第一环境122包括氮和氧中的至少一种。在又一个实例中，第一环境122包括超临界流体。超临界流体可以包括二氧化碳。此外，第一环境122可以包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于在暴露于极端条件之后测试材料的方法(200)，包括将测试样品(102)同时暴露于第一环境(122)和第二环境(124)，所述测试样品(102)包括外表面(104)和内表面(108)，该内表面(108)限定内部容积部(106)，所述方法(200)包括：暴露步骤(210)：将所述测试样品(102)的所述外表面(104)暴露于所述第一环境(122)一段预定时间，所述第一环境(122)包括第一温度(T1)、第一压力(P1)和第一成分(C1)；以及暴露步骤(220)：将所述测试样品(102)的所述内表面(108)暴露于所述第二环境(124)一段第二预定时间，所述第二环境(124)包括第二温度(T2)、第二压力(P2)和第二成分(C2)。2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，所述第一温度(T1)是约800℃至约1000℃，所述第一压力(P1)是约15psi至约2500psi，并且所述第一预定时间是至少1000小时。3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，所述第一环境(122)包括环境空气或惰性气体。4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，所述第二温度为约800℃至约1000℃，其中所述第二压力是约1500psi至约2500psi，并且其中所述第二预定时间是至少1000小时。5.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，所述第一温度(T1)不同于所述第二温度(T2)并且/或者其中，所述第一压力(P1)不同于所述第二压力(P2)。6.根据权利要求4或5所述的方法(200)，其中，所述第二环境(124)包括超临界二氧化碳。7.根据权利要求6所述的方法(200)，其中，所述第一成分(C1)不同于所述第二成分(C2)。8.根据权利要求7所述的方法(200)，其中，所述测试样品(102)包括镍基高温合金、耐火合金和复合材料。9.根据权利要求1所述的方法(200)，还包括：联接步骤(250)：在使所述测试样品(102)的所述外表面(104)暴露的暴露步骤(210)以及使所述测试样品(102)的所述内表面(108)暴露的暴露步骤(220)期间，将机械负载(125)联接到所述测试样品(102)；收集步骤(230)：从所述第一环境(122)收集样品(232)；定性测试步骤(235)：对来自所述第一环境(122)的样品(232)进行定性测试；收集步骤(240)：从所述第二环境(124)收集样品(242)；以及定性测试步骤(245)：对来自所述第二环境(124)的样品(242)进行定性测试。10.根据权利要求1所述的方法(200)，还包括：暴露步骤(260)：将第二测试样品(102
’
)的外表面(104
’
)暴露于所述第一环境(122)一段预定时间；以及暴露步骤(270)：将所述第二测试样品(102
【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：
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