[實用新型]熱障涂層抗高溫氧化性能測試裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020151431.5
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN201653844U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志明;錢士強;王偉;黃晨
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 楊杰民

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于涂層材料測試技術(shù)，特別涉及一種熱障涂層抗高溫氧化性能的測試裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代相當(dāng)部分的工業(yè)發(fā)動機在實際工作狀態(tài)下，高溫段的渦輪進(jìn)口溫度接近或超過了金屬部件(如渦輪葉片)的材質(zhì)熔點，因而必須將在高溫區(qū)域工作的金屬部件上制備熱障涂層(TBCs)，以此降低工作部件其金屬基體的工作溫度，保證基體材料在高溫氧化、磨損和腐蝕等惡劣環(huán)境下的使用壽命。熱障涂層的系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)是由表面的陶瓷熱障層和中間的金屬粘結(jié)層組成。熱障涂層最先在19世紀(jì)70年代應(yīng)用于噴氣式飛機發(fā)動機中，在不斷的推廣和改進(jìn)后，如今已廣泛應(yīng)用于航空和陸基發(fā)動機高溫段的主要部件中，如渦輪葉片、噴嘴導(dǎo)向葉片、燃燒室內(nèi)襯以及過渡件等。

然而，熱障涂層在高溫下工作一定時間后，由于涂層系統(tǒng)發(fā)生一定程度的高溫氧化，表面的陶瓷熱障層與中間的金屬粘結(jié)層之間會產(chǎn)生熱生長氧化物(TGO)，造成涂層失效脫落等。在熱障涂層的諸多性能中，抗高溫氧化性能是關(guān)鍵的指標(biāo)之一。因此，科學(xué)地測試熱障涂層抗高溫氧化性能是熱障涂層研究與開發(fā)過程中至關(guān)重要的一步。

目前，熱障涂層抗高溫氧化性能的測試方法通常是將測試樣品置于普通電爐中，使測試樣品在設(shè)定溫度下發(fā)生高溫氧化，每間隔一定時間稱量測試試樣的質(zhì)量，簡單的測試設(shè)備和依靠人工記錄測試樣品的質(zhì)量。由于是人工操作稱量，測試數(shù)據(jù)值的誤差大，自動化程度低，不能在線測試熱障涂層系統(tǒng)在高溫狀態(tài)中的氧化增重情況，無法獲得精準(zhǔn)的數(shù)字化的數(shù)據(jù)。尤其當(dāng)需要長時間(如100小時以上)連續(xù)測試時，若采用現(xiàn)有的人工操作的加熱爐和稱量裝置時，由于人工操作的局限性以及設(shè)備的可靠性有限，難以獲得理想的熱障涂層抗氧化性能的測試結(jié)果。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，旨在提供一種可獲取高精度測試數(shù)據(jù)，可長時間全程自動控制測試過程，能在線測量熱障涂層在高溫下氧化增重情況的測試裝置。

本實用新型采用了這樣的技術(shù)方案：一種熱障涂層抗高溫氧化性能測試裝置，包括：工作平臺、支架、測量天平、溫度控制器、計算機和加熱裝置等，其特征在于：

所述加熱裝置是爐體設(shè)置在支架的下層A平板上，陶瓷套管由底部縱向貫穿于爐體頂部，設(shè)置在爐體的垂直中心部位；

在爐體內(nèi)上部靠近陶瓷套管的兩側(cè)，分別縱向平行設(shè)有I硅碳棒和II硅碳棒，所述硅碳棒通過電路與爐體外的溫度控制器連接；

在支架下部與工作平臺之間設(shè)有a減震板，在支架上部與B平板之間設(shè)有b減震板，B平板與b減震板的中心開有圓孔；

所述測量天平設(shè)置在支架上層B平板上面中心部位，在測試天平的下方有一根鉑銠絲，鉑銠絲的上端系在測量天平的底部掛鉤上，鉑銠絲的垂直中心與陶瓷套管的軸中心重合；

所述鉑銠絲下端連接鉑銠托架，托架上放置測試樣品垂掛伸入進(jìn)陶瓷套管內(nèi)；

在靠近測試樣品的陶瓷套管外側(cè)設(shè)有熱電偶，熱電偶與爐體外的溫度控制器相連。

本實用新型采用了計算機與測試天平有機結(jié)合，由計算機自動控制數(shù)據(jù)采集過程，輸出便于處理的數(shù)字化的數(shù)據(jù)。又加熱裝置采用了陶瓷套管、防震板以及測試樣品的垂掛加熱、稱量等結(jié)構(gòu)，利用電子分析天平對熱障涂層樣品在高溫狀態(tài)下實時稱量變化的靈敏計量，致使獲得的測試數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。同時采用了自動化溫度控制器，通過熱電偶的實時探測，控制測試所需的溫度。本實用新型測試溫度為室溫至1600℃之間可調(diào)，測試時間任意可調(diào)，數(shù)據(jù)采集間隔時間1s以上任意可調(diào)，能在線測量熱障涂層在高溫下的氧化增重情況。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的操作流程圖。

圖3是本實用新型在線測試熱障涂層樣品的動力學(xué)曲線圖。

圖中各序號分別表示為：

1—工作平臺?2—支架?3—測量天平?4—溫度控制器?5—計算機6—爐體?7—A平板?8—陶瓷套管?9—I硅碳棒?10—II硅碳棒11—a減震板?12—B平板?13—b減震板?14—鉑銠絲15—鉑銠托架?16—測試樣品?17—熱電偶

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述：

請參考附圖1，這是本實用新型所述的熱障涂層抗高溫氧化性能的測試裝置布局狀況，在工作平臺1上，設(shè)置支架2及加熱裝置、溫度控制器4和計算機5。在支架的上端設(shè)有精密的電子分析測量天平3。