一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置制造方法及图纸

一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，属于特殊服役环境模拟装置领域。试验装置包括安装有静态或是动态旋转试样加持装置的试验测试平台、服役环境模拟模块、实时检测模块、控制平台等。本发明专利技术能模拟航空发动机热障涂层涡轮叶片高温，冲蚀，腐蚀服役环境；能模拟热障涂层工作叶片高速旋转动态服役环境，能模拟导向叶片静止静态服役环境；能实时测试热障涂层温度场、三维位移场、裂纹萌生与扩展、界面氧化等。本发明专利技术实现了热障涂层高温、冲蚀、腐蚀服役环境的一体化，静态、动态服役环境的一体化，服役环境模拟与实时检测的一体化，为正确理解热障涂层涡轮叶片的破坏机理、优化其设计提供了重要的实验平台和参考依据；应用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，特别涉及的是一种模拟航空发动机热障涂层涡轮叶片高温、腐蚀、冲蚀以及动态旋转或静止的服役环境，并对这一服役环境下热障涂层的失效参数进行同步实时检测的试验装置，属于特殊服役环境的模拟装置领域。
技术介绍
航空发动机被誉为飞机的“心脏”，对航空航天工业的发展起着决定性的作用。发动机的关键参数是其推重比，以第一代战斗机F86和第四代战机F22为例，其发动机的推重比已从小于2发展到大于10，显然，提高航空发动机的推重比是提高发动机性能和效率的必然措施和必然趋势。随着推重比的提高，发动机的燃气进口温度不断提高，到第四代战斗机时，航空发动机的燃气进口温度已经达到了 1700 ° C左右。燃气进口温度的大幅提升无疑对发动机热端部件即涡轮叶片材料提出了更高的要求。为了满足涡轮叶片的使用要求，各国先后研制出一系列用于涡轮叶片的超级高温合金材料，目前先进镍基高温单晶的使用极限温度为1150 ° C，显然单独使用高温金属合金材料技术已不能满足先进航空发动机迅速发展的迫切要求。早在1953年美国的NASA中心提出了热障涂层的概念，即将耐高温、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，其特征在于，该试验装置包括：1)试验测试台(1)：包括模拟热障涂层涡轮叶片中工作叶片的动态旋转模块和模拟热障涂层涡轮叶片导向叶片静止静态服役模块的试样夹持装置(101?105)、实验操作平台(108)、样品室(109)；2)服役环境模块(2)：能模拟热障涂层涡轮叶片高温热疲劳、温度梯度、冲蚀、腐蚀的高温燃气喷枪(201)、冲蚀颗粒加料系统(202)、腐蚀服役环境模块(203)、燃气输送系统(204，205)；3)无损检测模块(3)，包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、复阻抗谱测试系统(330)、温度测试采集系...

【技术特征摘要】
1.一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，其特征在于，该试验装置包括: 1)试验测试台(I):包括模拟热障涂层涡轮叶片中工作叶片的动态旋转模块和模拟热障涂层涡轮叶片导向叶片静止静态服役模块的试样夹持装置(101-105)、实验操作平台(108)、样品室(109)； 2)服役环境模块(2):能模拟热障涂层涡轮叶片高温热疲劳、温度梯度、冲蚀、腐蚀的高温燃气喷枪(201)、冲蚀颗粒加料系统(202)、腐蚀服役环境模块(203)、燃气输送系统(204,205)； 3)无损检测模块(3)，包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、复阻抗谱测试系统(330)、温度测试采集系统(340)、高速CCD摄像系统(350)； 4)冷却系统(4)，包括热障涂层样品的冷却与装置的冷却循环系统； 5)实验与无损检测系统的控制与显示模块(5)； 在装置试验测试台上安装有静态或是动态旋转的试样加持装置，静止时安装有试样(6)的静态试样夹具(104)通过安装轴(106)和固定装置(105)固定在实验操作平台(108)上，此时安装轴(106)和静态试样夹具(104)上制作有角刻度，夹具(104)能围绕轴心转动；试样动态旋转的试样夹持装置包括试样高速旋转电动机(101),旋转轴(102),动态试样夹具(103);动态和静态试样加持装置的上下位置可调；除了高速旋转的电动机外，试样加持装置的各个面上装有石英玻璃，形成可开关的密封样品室(109)，样品室上方接除尘系统(107)，下方通过颗粒回收管道(118)实验操作平台(108)相接；样品室(109)的两侧分别设置由内定位板(110)和外定位板(111)支撑的移动导轨(112)，在移动导轨(112)上设置服役环境模块(2)的 安装装置(113)，在静态试样夹具(104)的一侧设置一个或多个热电偶固定装置(115);在样品室(109)的一侧开有无损检测电极、波导杆的槽；在样品室(109)的外侧设置多个CXD摄像机(117);设置有红外测温摄像头(116);在实验操作平台(108)的下方安放有无损检测系统，包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、复阻抗谱测试系统(330)、温度测试采集系统(34)。2.根据权利要求1所述的一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，其特征在于，所述试验测试台: Ia) I吴拟热障涂层润轮叶片动态旋转的I吴块中，由电动机带动旋转轴以及夹持在轴的试样旋转，转速范围为0-12000 r/min ； lb)静态试样夹具是一个标有刻度角的可绕安装轴转动的旋转盘，旋转盘上加工有平板状、圆柱状、实际涡轮叶片试件的夹具，旋转盘可绕刻有角度的安装轴旋转，实现试样0-360°的冲蚀； Ic)试验测试台上有封闭的样品室，防止冲蚀、腐蚀颗粒的溅射、腐蚀气流的外漏； Id)试验测试台的下方有无损检测装置的放置区，并在样品室内开有小孔连接无损检测系统的测试电极、波导杆。3.根据权利要求1所述的一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，其特征在于，所述服役环境模拟模块: 2a)模拟热障涂层涡轮叶片所述高温燃气双向加热系统包括2个特制的加热喷枪(201)，通过固定装置(113)固定在实验操作平台(108)上，由伺服电机通过移动导轨(112)控制喷枪的移动，且喷枪内设置有冷却通道，喷枪喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：周益春，杨丽，钟志春，蔡灿英，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：