[發明專利]一種檢測高溫材料抗氧化燒蝕性能的方法

有效

• 申請號: 201110383000.0
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102706919A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 朱榮;孫冬柏;仇永全;張延玲;魏鑫燕;趙飛;馮強;陽建宏
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

?本發明屬于材料檢測與防護領域，提供一種利用集束射流技術對材料的高溫抗氧化燒蝕性能進行在線動態檢測的方法。

背景技術

材料的抗氧化燒蝕性能檢測分靜態及動態檢測，隨著對材料性能檢測要求的提高，采用動態檢測方法評價材料性能將是未來的發展方向。目前對材料的抗高溫、抗氧化燒蝕性能的在線動態檢測主要是依靠電弧風洞及氧-乙炔燒嘴。其中電弧風洞是目前主要的檢測方法，將被測材料放置于電弧風洞中，電弧產生的高焓氣體接觸材料表面產生激波，通過材料的氧化燒蝕來完成材料的性能評價。但電弧風洞目前主要完成材料的氣動熱試驗，且存在銅污染、射流的組分難以控制等問題，此外電弧風洞試驗成本很高。也有采用氧-乙炔燒嘴來進行材料的燒蝕測試，該方法試驗裝置簡單，檢測成本低，但其僅考慮了射流溫度對材料抗氧化燒蝕性能的影響（氣動熱），未考慮氣流速度和氣體成分對材料氧抗化燒蝕性能的影響。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種將燃燒技術進行組合，利用集束射流裝置對材料的氣動熱及氣動力同時進行檢測的檢測高溫材料抗氧化燒蝕性能的方法。

本發明的技術方案是：一種檢測高溫材料抗氧化燒蝕性能的方法，該方法將燃燒技術進行組合，形成射流溫度、組分及速度可控的高馬赫數的集束射流，在中心高焓射流氣體的周圍環繞薄層高溫氣體（500~2500K），降低了出口環境氣流的壓力到0.005~0.05MPa，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1：將由O₂、N₂、空氣和燃氣組成氣源，增壓到1~5MPa，形成高壓氣源；其中，所述燃氣包括CH₄、C₃H₈或H₂；O₂流量1000~10000kg/h、CH₄流量1000~5000kg/h、C₃H₈流量1000~5000kg/h、H₂流量100~3000kg/h、N₂流量1000~5000kg/h和空氣流量1000~90000kg/h；

步驟2：將步驟1得到的高壓氣源通過蓄熱增焓段加熱到1000~2500K；

步驟3：將步驟2加熱后的氣體經集束射流段后產生100~500K、馬赫數為1~7的射流，在氣體濃度為O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的條件下對測試材料的抗氧化燒蝕性能進行檢測。

進一步，所述步驟3還可以為將步驟2加熱后的氣體經集束射流段在伴隨流的作用，產生200~600K、馬赫數1~8的射流，在氣體濃度為O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的條件下對測試材料的抗氧化燒蝕性能進行檢測。

進一步，所述步驟3還可以為將步驟2加熱后的氣體經集束射流段由于增焓作用，產生500~1000K、馬赫數1~8的射流，在氣體濃度為O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的條件下對測試材料的抗氧化燒蝕性能進行檢測。

進一步，所述步驟3還可以為將步驟2加熱后的氣體經集束射流段產生2000~3000K的亞聲速射流，在氣體濃度為O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的條件下對測試材料的抗氧化燒蝕性能進行檢測。?

進一步，所述步驟3還可以為將步驟2加熱后的氣體經集束射流段添加質量為1~3%的60~300μm微粒子，形成微粒子沖蝕流，在氣體濃度為O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的條件下對測試材料的抗氧化燒蝕性能進行檢測。