【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高温烧蚀试验，尤其涉及一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置。
技术介绍
1、随着航空发动机尤其是新型爆震发动机的不断发展，对各类新型发动机的性能要求越来越高，新型发动机燃烧室和喷管的温度越来越高，对材料的高温尤其是抗烧蚀性能的要求也越来越高，传统材料已无法满足超高温的要求，cmc（陶瓷基复合材料）由于有着良好的耐高温、抗氧化性能和优异的抗烧蚀性能被广泛的认为是最有前景的热防护材料，cmc在高温应用中可能发生热烧蚀并损害结构完整性，探究陶瓷基复合材料在高温下的烧蚀氧化机理对于提高发动机的寿命和性能具有重要的研究意义。目前常用的超高温陶瓷材料包括c/c、c/sic、sic/sic复合材料，为了进一步提高陶瓷基复合材料的抗高温性能，可以在陶瓷基复合材料掺杂锆、铝、硅、硼等元素。但是当前对陶瓷基复合材料的烧蚀性能的试验装置较少，大部分烧蚀试验都是按照国家军用标准（gjb323a-96）进行试验，试验各项参数固定，该实验的烧蚀距离、角度、温度等都是固定参数，无法进行很大的调整，也无法实现动态调整。为了对陶瓷基复合材料再各类复杂的超高温环境下进行详细的烧蚀性能研究，需要有一套更为先进试验装置和方法，探究陶瓷基复合材料在不同距离、温度、角度的烧蚀性能，同时现在距离、温度、角度的动态调整，本专利技术提出了一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置及方法，可以实现上述功能，在陶瓷基复合材料的烧蚀研究中具有很好的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其中：包括烧蚀夹具、工业机器人、烧蚀喷枪、高温红外热像仪、上位机和夹具冷却循环结构，烧蚀夹具用于夹持陶瓷基复合材料试验件，工业机器人末端连接烧蚀喷枪，工业机器人能控制工业机器人末端在三维空间内移动和旋转，使得烧蚀喷枪能按照预定的位置和角度对烧蚀夹具上的陶瓷基复合材料试验件烧蚀，高温红外热像仪正对着烧蚀夹具，高温红外热像仪用于实时监测陶瓷基复合材料试验件表面的温度，上位机分别与高温红外热像仪和烧蚀喷枪连接，上位机能实时从高温红外热成像仪获取陶瓷基复合材料试验件温度，并根据陶瓷基复合材料试验件温度调整烧蚀喷枪的烧蚀温度和冲蚀速度，夹具冷却循环结构与烧蚀夹具相连，用于冷却烧蚀夹具。
4、上述的烧蚀夹具包括底座、冷却孔和长轴，陶瓷基复合材料试验件置于底座上固定，冷却孔设置在底座上，冷却孔与夹具冷却循环结构连接，底座底部连接长轴顶部，长轴用于被外部设备夹持固定。
5、上述的烧蚀夹具还包括盖板和螺栓，底座上设置有用于放置陶瓷基复合材料试验件的凹槽，盖板盖合在底座的凹槽上，螺栓用于将盖板旋紧固定在底座上，冷却孔设置在底座在凹槽底部。
6、上述的工业机器人为配备了多个自由度的关节的全向关节机器臂。
7、上述的烧蚀喷枪由氧气管、氮气管、燃料管、点火器和喷枪冷却管构成，氧气管一端与氧气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪枪口处，氮气管一端与氮气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪枪口处，燃料管一端与燃料气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪枪口处，点火器设置在烧蚀喷枪枪口处，喷枪冷却管通过压缩机和冷却罐连接形成回路，冷却罐内有冷却液，喷枪冷却管设在烧蚀喷枪枪口处，用于对烧蚀喷枪枪口降温，上位机分别与氧气管、氮气管、燃料管、点火器和压缩机信号连接，上位机能控制氧气管、氮气管和燃料管的气体流量和压力、控制点火器点火以及压缩机是否向喷枪冷却管泵入冷却液。
8、上述的夹具冷却循环结构包括带有水泵的水箱和夹具冷却管，夹具冷却管穿过冷却孔，夹具冷却管两端与水箱连接，形成冷却循环回路，水泵能将水箱内的水泵入夹具冷却管。
9、上述的底座底部设置有螺纹孔，长轴顶部加工有螺纹，长轴的螺纹能旋入底座的螺纹孔中固定。
10、上述的夹具冷却管为铜管。
11、上述的冷却液为水或油或空气。
12、上述的上位机为电脑或plc。
13、本专利技术具有以下优点：
14、本专利技术可以实现对陶瓷基复合材料试验件不同角度、不同距离、不同温度、不同冲蚀速度的烧蚀，从而在该试验装置上实现陶瓷基复合材料在各种高温环境下的烧蚀试验。烧蚀试验的各项功能的实现有助于准确预测陶瓷基复合材料结构件的烧蚀损伤，可以有效避免陶瓷基复合材料在高温服役环境下的失效，在使用陶瓷基复合材料作为热端部件的各类航空发动机和高速飞行器上具有很好的应用前景，对于提高各类航空发动机和高速飞行器的寿命具有很好的有益效果。
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1.一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：包括烧蚀夹具（1）、工业机器人（2）、烧蚀喷枪（3）、高温红外热像仪（4）、上位机（5）和夹具冷却循环结构，所述的烧蚀夹具（1）用于夹持陶瓷基复合材料试验件，所述的工业机器人（2）末端连接烧蚀喷枪（3），所述的工业机器人（2）能控制工业机器人（2）末端在三维空间内移动和旋转，使得烧蚀喷枪（3）能按照预定的位置和角度对烧蚀夹具（1）上的陶瓷基复合材料试验件烧蚀，所述的高温红外热像仪（4）正对着烧蚀夹具（1），高温红外热像仪（4）用于实时监测陶瓷基复合材料试验件表面的温度，所述的上位机（5）分别与高温红外热像仪（4）和烧蚀喷枪（3）连接，所述的上位机（5）能实时从高温红外热成像仪（4）获取陶瓷基复合材料试验件温度，并根据陶瓷基复合材料试验件温度调整烧蚀喷枪（3）的烧蚀温度和冲蚀速度，所述的夹具冷却循环结构与烧蚀夹具（1）相连，用于冷却烧蚀夹具（1）。
2.根据权利要求1所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的烧蚀夹具（1）包括底座（101）、冷却孔（104）和长轴（105）
3.根据权利要求2所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的烧蚀夹具（1）还包括盖板（102）和螺栓（103），所述的底座（101）上设置有用于放置陶瓷基复合材料试验件的凹槽，所述的盖板（102）盖合在底座（101）的凹槽上，所述的螺栓（103）用于将盖板（102）旋紧固定在底座（101）上，所述的冷却孔（104）设置在底座（101）在凹槽底部。
4.根据权利要求3所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的工业机器人（2）为配备了多个自由度的关节的全向关节机器臂。
5.根据权利要求4所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的烧蚀喷枪（3）由氧气管（301）、氮气管（302）、燃料管（303）、点火器（304）和喷枪冷却管（305）构成，所述的氧气管（301）一端与氧气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪（3）枪口处，所述的氮气管（302）一端与氮气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪（3）枪口处，所述的燃料管（303）一端与燃料气源连接，另一端开口于烧蚀喷枪（3）枪口处，所述的点火器（304）设置在烧蚀喷枪（3）枪口处，所述的喷枪冷却管（305）通过压缩机（7）和冷却罐（8）连接形成回路，所述的冷却罐（8）内有冷却液，喷枪冷却管（305）设在烧蚀喷枪（3）枪口处，用于对烧蚀喷枪（3）枪口降温，所述的上位机（5）分别与氧气管（301）、氮气管（302）、燃料管（303）、点火器（304）和压缩机（7）信号连接，上位机（5）能控制氧气管（301）、氮气管（302）和燃料管（303）的气体流量和压力、控制点火器（304）点火以及压缩机（7）是否向喷枪冷却管（305）泵入冷却液。
6.根据权利要求5所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的夹具冷却循环结构包括带有水泵的水箱（6）和夹具冷却管，所述的夹具冷却管穿过冷却孔（104），夹具冷却管两端与水箱（6）连接，形成冷却循环回路，所述的水泵能将水箱（6）内的水泵入夹具冷却管。
7.根据权利要求5所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的底座（101）底部设置有螺纹孔，所述的长轴（105）顶部加工有螺纹，所述的长轴（105）的螺纹能旋入底座（101）的螺纹孔中固定。
8.根据权利要求6所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的夹具冷却管为铜管。
9.根据权利要求5所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的冷却液为水或油或空气。
10.根据权利要求1所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的上位机（5）为电脑或PLC。
...【技术特征摘要】
1.一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：包括烧蚀夹具（1）、工业机器人（2）、烧蚀喷枪（3）、高温红外热像仪（4）、上位机（5）和夹具冷却循环结构，所述的烧蚀夹具（1）用于夹持陶瓷基复合材料试验件，所述的工业机器人（2）末端连接烧蚀喷枪（3），所述的工业机器人（2）能控制工业机器人（2）末端在三维空间内移动和旋转，使得烧蚀喷枪（3）能按照预定的位置和角度对烧蚀夹具（1）上的陶瓷基复合材料试验件烧蚀，所述的高温红外热像仪（4）正对着烧蚀夹具（1），高温红外热像仪（4）用于实时监测陶瓷基复合材料试验件表面的温度，所述的上位机（5）分别与高温红外热像仪（4）和烧蚀喷枪（3）连接，所述的上位机（5）能实时从高温红外热成像仪（4）获取陶瓷基复合材料试验件温度，并根据陶瓷基复合材料试验件温度调整烧蚀喷枪（3）的烧蚀温度和冲蚀速度，所述的夹具冷却循环结构与烧蚀夹具（1）相连，用于冷却烧蚀夹具（1）。
2.根据权利要求1所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的烧蚀夹具（1）包括底座（101）、冷却孔（104）和长轴（105），所述的陶瓷基复合材料试验件置于底座（101）上固定，冷却孔（104）设置在底座（101）上，冷却孔（104）与夹具冷却循环结构连接，所述的底座（101）底部连接长轴（105）顶部，所述的长轴（105）用于被外部设备夹持固定。
3.根据权利要求2所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的烧蚀夹具（1）还包括盖板（102）和螺栓（103），所述的底座（101）上设置有用于放置陶瓷基复合材料试验件的凹槽，所述的盖板（102）盖合在底座（101）的凹槽上，所述的螺栓（103）用于将盖板（102）旋紧固定在底座（101）上，所述的冷却孔（104）设置在底座（101）在凹槽底部。
4.根据权利要求3所述的一种带有冷却结构的陶瓷基复合材料超高温烧蚀试验装置，其特征是：所述的工业机器人（2）为配备了多个自由度的关节的全向关节机器臂。
5.根据权利要求4所述的一种带有冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：张禄，葛海浪，陈贤清，杜金康，高希光，贾冰岳，张义宁，宋迎东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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