[發(fā)明專利]一種控制金屬富氧燃燒過程的方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810084610.2 | 申請日： | 2018-01-29 |
| 公開（公告）號： | CN108279281B | 公開（公告）日： | 2022-02-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉熙;黃進峰;解國良;邵磊 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學 |
| 主分類號： | G01N31/12 | 分類號： | G01N31/12 |
| 代理公司： | 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 | 代理人： | 朱琨 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 控制 金屬 燃燒 過程 方法 裝置 | ||
本發(fā)明公開了一種金屬富氧燃燒過程可控的方法及裝置，所述方法包括如下步驟：(1)制備試樣：(2)制備阻燃套筒：(3)安裝冷卻裝置：(4)安裝試樣：(5)富氧燃燒試驗；(6)燃燒試驗完成后取出試樣。所屬裝置包括棒狀試樣，所述棒狀試樣外部套有阻燃套筒，所述阻燃套筒外部套有冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置進水口和出水口，所述出水口處設(shè)有水壓安全裝置。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：便于操作，實驗安全性高。阻燃富氧燃燒壓力門檻值高(＞69MPa)，燃燒熱低，不宜被引燃；適用性高，可用于快速停止多種材料富氧燃燒，特別是富氧下易燃合金；有助于研究金屬材料富氧燃燒過程中的燃燒現(xiàn)象、物質(zhì)傳遞、元素分布。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬燃燒行為測試及失效評價技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種控制金屬富氧燃燒過程的方法及裝置。
背景技術(shù)
在高溫、高壓、富氧氣氛條件下，絕大多數(shù)金屬材料會發(fā)生一種類似于木材、尼龍等材料的燃燒現(xiàn)象，即金屬燃燒。其特征表現(xiàn)為：溫度的急劇升高，產(chǎn)生火焰，發(fā)出刺眼強光并伴隨有熱量的劇烈釋放。隨著國內(nèi)外大推力火箭發(fā)展，對火箭運載能力的要求越來越高，大推力火箭主要采用液氧煤油火箭發(fā)動機或液氧液氫火箭發(fā)動機，火箭發(fā)動機用材料工作環(huán)境為高壓、高溫、富氧，因此存在著燃燒的風險。如：1980年，約翰遜航天中心試驗場發(fā)生爆炸，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)此爆炸由發(fā)動機第二級鋁制調(diào)節(jié)閥燃燒引起；美國馬歇爾航空中心116試驗臺用316L、A286不銹鋼制成的襯墊和活塞在35MPa高壓富氧下發(fā)生燃燒并引起系統(tǒng)爆炸。國內(nèi)外見諸報道的研究工作及其相關(guān)文獻專利表明，高溫合金、銅合金、不銹鋼類材料在富氧條件下均存在燃燒風險。國內(nèi)也發(fā)明了相應(yīng)的測試金屬材料在富氧條件下燃燒行為的方法與系統(tǒng)。現(xiàn)有分析測試材料燃燒行為的方法和系統(tǒng)仍具有一定的局限性：(1)材料燃燒過程中燃燒行為、燃燒組織、以及物質(zhì)傳遞依據(jù)燃燒停止后試樣進行推斷，無法得到驗證；(2)一些易燃合金，在極低的氧壓下劇烈燃燒，直至燃盡，無法獲得有效的燃燒試樣對其燃燒行為進行分析。針對以上問題，本發(fā)明公開了一種金屬富氧燃燒過程可控的方法及裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種金屬富氧燃燒過程可控的方法及裝置，通過迅速導出金屬材料在富氧條件下燃燒過程中產(chǎn)生的燃燒熱，使其燃燒中斷的方法與裝置。實現(xiàn)對金屬材料富氧燃燒過程中組織變化、物質(zhì)傳遞、元素分布的研究，為研究金屬材料富氧燃燒行為以及阻燃機理提供依據(jù)。
本發(fā)明主要涉及控制金屬富氧燃燒過程的方法及裝置，所述方法包括如下步驟：
(1)制作試樣：將試樣加工成棒狀，試樣尺寸：直徑Φ0.1mm—Φ15mm，長度70-200mm。對試樣外表面進行磨拋處理，使表面粗糙度Ra≤0.2μm，目的是使試樣與試樣外層阻燃層增加接觸面積，增加熱傳導。
(2)制作阻燃套筒：套筒內(nèi)圓尺寸與上述試樣直徑尺寸一致，套筒外圓直徑等于試樣直徑+4mm-6mm，長度≥20mm。阻燃套筒與試樣緊密套在上述試樣上，套筒下表面與試樣點燃或引燃端距離，根據(jù)實驗設(shè)定。
(3)安裝冷卻裝置：在阻燃套筒外安裝冷卻裝置，冷卻裝置為圓筒狀，內(nèi)壁與阻燃套筒外壁緊密配合。在冷卻裝置出水口上設(shè)有安全裝置。
(4)安裝試樣：將安裝好阻燃套筒和冷卻裝置的試樣通過固定裝置固定在燃燒實驗設(shè)備的試樣架上；
(5)富氧燃燒試驗；
(6)燃燒試驗完成后取出試樣。從試樣固定端取下阻燃套筒和冷卻裝置。
步驟(2)中所述阻燃套筒內(nèi)表面與試樣外表面緊密配合，以便有效傳導燃燒熱，阻燃套筒采用比測試試樣抗燃燒性能好的高Ni合金(鎳含量≥70％)或純Ni。
步驟(3)中所述安全裝置通過水壓變化檢測循環(huán)水是否泄露，若發(fā)生泄漏設(shè)備自動斷電并觸發(fā)設(shè)備安全裝置，保證實驗安全。上述冷卻裝置采用導熱性好的Cu或銅合金制作，并于阻燃套筒緊密配合，以更高效的導出燃燒熱；
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