[發明專利]一種防鈦火阻燃涂層的阻燃性能測試方法

有效

• 申請號: 201711188501.7
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107991167B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 弭光寶;黃旭;曹京霞;曹春曉
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 仉宇

本發明屬于金屬材料表面改性及涂層技術領域，涉及一種防鈦火阻燃涂層的阻燃性能測試方法。以一端帶頂角的涂層轉子試樣和中心帶圓孔的涂層靜子試樣構成的摩擦副作為點火源，將摩擦點燃時間作為控制參數，將預混氣流溫度、壓力和氧濃度等其它參數固定于某一數值，通過計算機軟件程序控制氣流換向閥，增加或減少摩擦點燃時間，直至獲得多個點燃和不燃的試驗測試點，將這些試驗測試點填入預制表格，當靜子試樣點燃與不燃對應的摩擦點燃時間之差小于等于0.1s時，將靜子試樣不燃對應的摩擦點燃時間定義為臨界摩擦點燃時間，繼續重復10次試驗，若靜子試樣均不燃，則該臨界摩擦點燃時間定量描述了試樣點燃與不燃的邊界，即定量表征了被測試防鈦火阻燃涂層的阻燃性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料表面改性及涂層技術領域，涉及一種防鈦火阻燃涂層的阻燃性能測試方法。

背景技術

在高性能航空發動機中，壓氣機鈦合金零部件承載著高溫、高壓和高載荷的作用，當葉片與機匣發生摩擦，在較短的時間內引發鈦的燃燒，即產生鈦火事故，造成葉片燒損、機匣燒穿，甚至整個發動機燒毀。除了國外發生過100多起鈦火事故，近年我國在研先進發動機試車時也發生過幾起鈦火，不僅造成巨大經濟損失，也嚴重影響了發動機設計對高溫鈦合金使用的信心，致使先進發動機中鈦合金用量與設計目標還有較大差距。阻燃涂層成為有效預防鈦火、保障發動機安全服役的關鍵技術之一。比如，在機匣內壁制備了陶瓷與易磨耗封嚴復合的阻燃涂層，對應葉尖上涂覆了氮化硼，避免了鈦合金轉子與靜子直接摩擦過熱，為著名的EJ200發動機降低鈦火危險提供了技術支撐。

阻燃性能是防鈦火阻燃涂層使用安全性的重要依據，為發動機設計選材的關鍵性能指標之一，通常采用燃燒過程涉及的基本特性來度量，國際上至今尚未形成統一評價方法和標準。美國建立了激光燃燒試驗技術，在賴特-帕特森空軍基地和普惠公司以Ti-811,Ti-6242等高溫鈦合金為基體，采用著火溫度和壓力對Cr-Mo-Al等10余種阻燃涂層的阻燃性能進行測試與評價，為阻燃涂層與先進高溫鈦合金在高推重比發動機上大量應用提供了工程判據。俄羅斯(前蘇聯)建立了摩擦燃燒試驗技術，在Аи-25發動機高壓壓氣機模擬環境中，對防鈦火阻燃涂層技術的有效性進行了試驗驗證。由于技術封鎖等原因，國內阻燃性能評價與驗證技術發展緩慢。

發明內容

本發明的目的是針對航空發動機防鈦火阻燃涂層的阻燃性能評價方法未建立而提出一種控制參數精確、易于操作的定量表征方法。

本發明的技術方案是，提供一種防鈦火阻燃涂層的阻燃性能測試方法，包括供氣系統、推壓設備、轉動設備、計時器、固定裝置、動摩擦塊和靜摩擦塊；動摩擦塊和靜摩擦塊均為鈦合金，且在鈦合金外表面涂覆有防鈦火阻燃涂層；動摩擦塊為多個，且尺寸、結構和材料完全相同；靜摩擦塊為多個，且尺寸、結構和材料完全相同；

動摩擦塊固定安裝在轉動設備上，由轉動設備驅動并旋轉；動摩擦塊為楔形，楔形中心線為動摩擦塊的旋轉中心線；所述動摩擦塊的轉速為3000～12000r/min；

靜摩擦塊固定安裝在固定裝置上，靜摩擦塊上開有通孔；

供氣系統用于提供富氧氣體環境，使得動摩擦塊和靜摩擦塊處于富氧氣體環境中，富氧氣體環境的氧氣濃度為21％～100％；

推壓設備用于為動摩擦塊提供推力，所述的推力為100?！?00牛；

具體包括如下步驟：

步驟一、使得靜摩擦塊通孔的中心線與動摩擦塊的中心線重合，且保持動摩擦塊處于旋轉狀態；設定摩擦時間T的初始值和時間步長a的初始值；

步驟二、對動摩擦塊施加推力，將動摩擦塊的楔頭在旋轉狀態中向靜摩擦塊的通孔貼靠，按照當前設定的摩擦時間，使得動摩擦塊的楔頭與靜摩擦塊的通孔孔口進行摩擦；