一种陶瓷基复合材料水氧测试炉、测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术属于陶瓷基复合材料领域，公开了一种陶瓷基复合材料水氧测试炉、测试系统及测试方法，包括炉腔体；炉腔体内依次开设样件测试区、气体扩散通道和下进气口；气体扩散通道一端与下进气口连通，另一端与样件测试区连通，且气体扩散通道与样件测试区连通的一端的端部上设置用于放置样件的多孔样件放置盘，多孔样件放置盘上开设若干分气孔；炉腔体开设样件测试区的一端的端部设置内腔上盖，内腔上盖上开设上出气口。该装置能够简单、快速的实现模拟水氧环境测试，可对形状复杂的陶瓷基复合材料样件进行全方位水氧测试，且水氧环境稳定，装置清理维护简单。装置清理维护简单。装置清理维护简单。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基复合材料水氧测试炉、测试系统及测试方法


[0001]本专利技术属于陶瓷基复合材料领域，涉及一种陶瓷基复合材料水氧测试炉、测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]SiC结构陶瓷基复合材料主要包含C纤维增韧SiC(C/SiC)与SiC纤维增韧SiC(SiC/SiC)，具备耐高温、导热系数高、热膨胀系数小、密度小、化学性能稳定、硬度大、耐磨性能和机械强度高等优点被广泛应用于航空航天、燃气轮机、石油化工及微电子等领域。特别是，通过纤维增韧可有效解决陶瓷材料脆性大等问题，使复合材料具有类似金属的断裂行为。同时，SiC基陶瓷还具有优异高温力学性能和高温稳定性，是较为理想的高温结构部件候选材料，在航空航天及燃气轮机领域有着广泛的应用前景，受到国内外材料研究者的广泛关注。
[0003]碳化硅基复合材料在干燥的空气或氧气、高温环境中，因碳化硅的氧化表面会形成一层致密的SiO2保护膜。氧在SiO2保护膜中扩散较慢，SiC基复合材料在干燥的空气或氧气环境中具有优异的抗氧化性能。然而，无论是航空发动机还是燃气轮机的燃气环境通常含有5～10％的水蒸气，环境中的水蒸气会与表面生成的SiO2保护膜反应，生成Si
‑
O
‑
H(主要是Si(OH)4)气态物质，并随着高速气流挥发导致SiO2层变得疏松多孔，产生大量的微裂纹，甚至剥离，最终引起SiC基复合材料在燃气环境中的损伤。
[0004]SiC结构陶瓷基复合材料构件在燃气环境中应用下，就不得不考虑材料的抗水氧特性，通常会在其表面制备环境障涂层进行保护等方法，SiC结构陶瓷基复合材料的抗水氧性能指标也成为SiC结构陶瓷基复合材料构件应用是重要的考核指标。然而，测试陶瓷基复合材料的抗水氧性能时，所采用的水氧测试炉多为小炉体，并且对于复杂形状的样件需要进行破坏，很难真实反应整体样件的抗水氧特性。因此，如何快速、简单模拟测试整体样件的抗水氧特性是十分有必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种陶瓷基复合材料水氧测试炉、测试系统及测试方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术第一方面，提供一种陶瓷基复合材料水氧测试炉，包括炉腔体；
[0008]炉腔体内依次开设样件测试区、气体扩散通道和下进气口；
[0009]气体扩散通道一端与下进气口连通，另一端与样件测试区连通，且气体扩散通道与样件测试区连通的一端的端部上设置用于放置样件的多孔样件放置盘，多孔样件放置盘上开设若干分气孔；
[0010]炉腔体开设样件测试区的一端的端部设置内腔上盖，内腔上盖上开设上出气口。
[0011]可选的，所述气体扩散通道为倒锥形通孔。
[0012]可选的，所述气体扩散通道远离下进气口的一端与炉腔体内壁之间设置支撑平台，支撑平台用于支撑多孔样件放置盘，多孔样件放置盘采用能够拆卸的方式放置在支撑平台上。
[0013]可选的，所述下进气口内设置水氧进气管，且水氧进气管一端伸出下进气口远离气体扩散通道的一端的端部。
[0014]可选的，所述若干分气孔在多孔样件放置盘上以同心圆环阵列的方式均匀分布，且若干分气孔的孔径一致。
[0015]可选的，所述内腔上盖为与炉腔体匹配的T型结构，所述炉腔体为圆柱型结构，所述样件测试区为圆柱形内腔。
[0016]可选的，所述炉腔体和内腔上盖均采用刚玉材料。
[0017]可选的，所述多孔样件放置盘为刚玉陶瓷圆盘。
[0018]本专利技术第二方面，提供一种陶瓷基复合材料水氧测试系统，包括管氏热处理炉、气体输送装置以及上述的水氧测试炉；
[0019]气体输送装置与水氧测试炉的下进气口连通，用于向水氧测试炉内输送水蒸气与空气的混合气体；
[0020]使用时，水氧测试位于管氏热处理炉内部，且样件测试区位于管氏热处理炉的恒温区中。
[0021]本专利技术第三方面，提供一种基于上述的陶瓷基复合材料水氧测试系统的陶瓷基复合材料水氧测试方法，包括：
[0022]将陶瓷基复合材料的样件置于多孔样件放置盘上；
[0023]将水氧测试炉置于管式热处理炉中，并调节水氧测试炉的高度使得水氧测试炉的样件测试区位于管氏热处理炉的恒温区中；
[0024]将管氏热处理炉的炉温升至1000～1400℃，并通过气体输送装置向水氧测试炉内输送水蒸气与空气的体积比为1：7～10的混合气体进行水氧测试。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术陶瓷基复合材料水氧测试炉，通过在炉腔体内依次开设样件测试区、气体扩散通道和下进气口；气体扩散通道一端与下进气口连通，另一端与样件测试区连通，且气体扩散通道与样件测试区连通的一端的端部上设置用于放置样件的多孔样件放置盘，多孔样件放置盘上开设若干分气孔，气体扩散通道搭接多孔样件放置盘实现对陶瓷基复合材料异型构件的全方位水氧环境测试，且水氧测试炉腔整体可移动，可根据使用环境需要更换炉体，外炉体只需提供气体通入及加热即可，适用性广。能简单、快速的实现模拟水氧环境测试，可对形状复杂的陶瓷基复合材料样件进行全方位水氧测试，且水氧环境稳定，装置清理维护简单。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例的陶瓷基复合材料水氧测试炉纵向剖面结构示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例的陶瓷基复合材料水氧测试炉横向剖面结构示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例的陶瓷基复合材料水氧测试炉外部结构示意图。
[0030]其中：1
‑
内腔上盖；2
‑
上出气口；3
‑
样件测试区；4
‑
气体扩散通道；5
‑
下进气口；6
‑
多孔样件放置盘；7
‑
分气孔；8
‑
炉腔体。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料水氧测试炉，其特征在于，包括炉腔体(8)；炉腔体(8)内依次开设样件测试区(3)、气体扩散通道(4)和下进气口(5)；气体扩散通道(4)一端与下进气口(5)连通，另一端与样件测试区(3)连通，且气体扩散通道(4)与样件测试区(3)连通的一端的端部上设置用于放置样件的多孔样件放置盘(6)，多孔样件放置盘(6)上开设若干分气孔(7)；炉腔体(8)开设样件测试区(3)的一端的端部设置内腔上盖(1)，内腔上盖(1)上开设上出气口(2)。2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料水氧测试炉，其特征在于，所述气体扩散通道(4)为倒锥形通孔。3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料水氧测试炉，其特征在于，所述气体扩散通道(4)远离下进气口(5)的一端与炉腔体(8)内壁之间设置支撑平台，支撑平台用于支撑多孔样件放置盘(6)，多孔样件放置盘(6)采用能够拆卸的方式放置在支撑平台上。4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料水氧测试炉，其特征在于，所述下进气口(5)内设置水氧进气管，且水氧进气管一端伸出下进气口(5)远离气体扩散通道(4)的一端的端部。5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料水氧测试炉，其特征在于，所述若干分气孔(7)在多孔样件放置盘(6)上以同心圆环阵列的方式均匀分布，且若干分气孔(7)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡思嘉，刘秀梅，蒋松山，林红娇，吴晓锋，林琳，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：