[發明專利]液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201810995001.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108982303B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 馮雪;唐云龍;屈哲;岳孟坤;朱相宇;方旭飛;李燕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N31/12
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開關于一種液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法及裝置，該方法包括：獲取第一試件在被燒蝕過程中所述第一試件表面的多個圖像；從獲取到的多個圖像中獲取第一試件表面駐留的液滴量隨燒蝕時間呈現的變化特征，得到液態物質在第一試件表面的駐留特性。本公開實施例的液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法，根據獲取的試件在燒蝕過程中的圖像中呈現出的液滴量的變化特征來表征液態物質在材料表面的駐留特性，能夠對液態物質在材料表面的駐留特性予以量化，便于衡量不同材料對應的駐留特性。

技術領域

本公開涉及材料技術領域，尤其涉及一種液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法及裝置。

背景技術

復合材料由于其良好的力學特性和抗高溫性能，被廣泛地應用于航天航空、核能等領域。在航空高超聲速飛行器結構材料中，飛行器外表承受的氣動熱隨著飛行器速度的增加而增大。在超高聲速飛行的情況下，飛行器表面的結構材料由于被氣動燒蝕會發生氧化。通常，為了模擬飛行器高空超高速飛行環境，采用高溫風洞對飛行器結構材料的耐高溫性能進行測試。在燒蝕過程中，材料表面會有新物質的生成。以C/SiC、SiC等材料為例，材料表面在燒蝕過程中會伴隨著氣態CO和液態SiO₂等物質的生成。一方面，生成的液態SiO₂能夠封填材料表面的孔隙和裂紋等缺陷；另一方面，由于氧氣在液態SiO₂中的擴散速率非常低，因此液態SiO₂能夠很好地起到隔絕氧氣和基體的接觸，降低氧化燒蝕反應的速率。然而，實際燒蝕過程中由于高速氣流的沖刷作用，生成的液態SiO₂會在很短的時間內會被沖刷離開材料表面，減弱液態SiO₂的氧氣隔絕作用。

對材料表面進行合理的微結構設計有可能降低液態物質在材料表面的流動沖刷速率，從而使其駐留在材料表面，起到保護材料基體的作用。但是由于材料表面微結構種類較多且參數各異，難以統一表征材料表面微結構對液態物質在其表面駐留特性的影響，故一種探究液態物質在材料表面的駐留特性的措施有待被提出。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法及裝置，用以解決相關技術中難以表征液態物質在材料表面的駐留特性的問題。

根據本公開的第一個方面，體用了一種液態物質在材料表面駐留特性的獲取方法，包括：獲取第一試件在被燒蝕過程中所述第一試件表面的多個圖像；從所述多個圖像中獲取所述第一試件表面駐留的液滴量隨燒蝕時間呈現的變化特征，得到液態物質在所述第一試件表面的駐留特性，其中，所述駐留特性表示第一試件被燒蝕過程中產生的液態物質駐留在第一試件表面的量隨燒蝕時間的變化。

可選地，所述從所述多個圖像中獲取所述第一試件表面駐留的液滴量隨燒蝕時間呈現的變化特征，包括：獲取所述第一試件表面駐留的液滴覆蓋所述第一試件的面積占所述第一試件表面積的比例隨所述燒蝕時間的變化量。

可選地，所述方法還包括：在試件被燒蝕過程中以藍光為入射光源照射到所述第一試件表面。

可選地，所述獲取所述第一試件表面的圖像，包括：獲取通過濾波片過濾后的所述第一試件表面的圖像，所述濾波片用于過濾所述第一試件在氧化過程中產生的輻射光。

可選地，所述方法還包括：獲取至少兩種具有不同表面微結構的試件對應的所述駐留特性；根據所述至少兩種試件對應的所述駐留特性確定試件的表面微結構參數與所述駐留特性之間的關系；基于所述關系，根據第二試件的表面微結構參數對所述第二試件的所述駐留特性進行評估。

可選地，所述方法還包括：所述第一試件以及所述第二試件為C/SiC復合材料。