[發明專利]一種精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法

在審

• 申請號: 202010147307.X
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN113358043A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張甲;侯萬良;欒勝家;高明浩;常輝;朱宏博;徐娜;常新春
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/24
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及測量技術領域，特別是關于一種精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法。采用硅橡膠和硅橡膠固化劑的混合物作為復型劑，可得到涂覆熱障涂層氣膜孔完整的3D復型樣本，在激光共聚焦顯微鏡下對3D復型樣本的形狀與尺寸進行觀察和測量。該種方法復型精度高，可以對氣膜孔原始尺寸和由于涂覆熱障涂層而導致氣膜孔孔徑縮小部位的形狀觀察方便清晰，尺寸測量既精確又簡單。同時，該發明操作過程簡單方便，檢測周期短，成本低，無需破壞零部件，尤其適用于大尺寸熱端部件的現場檢驗。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，特別是關于一種精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法。

背景技術

燃氣輪機和航空發動機是工業裝備及飛機關鍵動力系統，是衡量我國工業發展水平的重要標志之一。現代燃氣渦輪發動機的發展趨勢是大推力、高效率、低油耗和長壽命，發動機的動力和效率與工作溫度密切相關，例如：發動機工作溫度提高170℃，發動機的推力可提高5.0％，效率可增加1.0％。隨著發動機功率和效率的提升，發動機熱端部件(如：葉片、火焰筒、過渡段等)的服役環境更為嚴苛，使用溫度更高、運行周期更長。目前用于熱端部件的材料主要為鎳基高溫合金，盡管鎳基高溫合金具有高熔點、較高的高溫力學強度，但它的熔點(約為1300℃)仍然遠遠小于發動機內部高溫室的工作溫度。為有效降低葉片的溫度，并且使葉片在高溫環境下保持較好的力學性能，在高溫合金基體上采用氣膜冷卻技術和熱障涂層技術是提高熱端部件承溫能力、延長使用壽命的兩種重要技術途徑。葉片、火焰筒、過渡段等熱端部件表面設計有不同尺寸和不同角度的氣膜孔，使用循環冷氣對部件進行冷卻；同時表面需要涂覆熱障涂層，工程上熱障涂層一般由金屬粘結層(形成Al₂O₃保護膜)和隔熱陶瓷層(常為Y₂O₃部分穩定的ZrO₂)雙層系統組成，通過在空氣冷卻的高溫合金基體與高溫燃氣間提供一層隔熱和抗氧化的屏障，進一步降低高溫合金部件的表面溫度。熱障涂層的隔熱效果與氣膜冷卻條件密切相關，熱障涂層的厚度越厚，隔熱效果越好，但是隨著熱障涂層厚度的增加氣膜孔孔徑將縮小，氣膜冷卻狀態與氣膜孔徑的大小密切相關，直接影響著隔熱效果，因此研究涂覆熱障涂層后氣膜孔尺寸的變化具有重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法，可以對不同傾斜角度涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑進行無損、精確的測量。

本發明的技術方案是：

一種精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法，其特征在于，采用硅橡膠和硅橡膠固化劑的混合物作為復型劑，具有較好的流動性，能夠進入并充滿氣膜孔，工作壽命為1～3min。

所述的精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法，復型劑在室溫下快速固化，固化時間為5～15min。

所述的精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法，復型劑固化后具有一定的強度和彈性,能夠完整地從氣膜孔取出，并且尺寸穩定。

所述的精確測量涂覆熱障涂層熱端部件氣膜孔孔徑的方法，包括如下過程：

(1)將需要測量孔徑的熱端部件處理潔凈，熱端部件的熱障涂層表面采用壓縮空氣除去表面的灰塵，而熱端部件的合金基體用酒精棉球擦拭，吹干，待用；

(2)將復型劑從熱障涂層一側擠入待測量的氣膜孔內；

(3)在復型劑上覆蓋一張膠版紙，慢慢下壓并施加壓力，以使復型劑完全進入氣膜孔，并與氣膜孔充分貼合，無氣泡、無間隙；

(4)靜止5～15min后，使復型劑完全干燥、固化；

(5)用鑷子夾住復型劑，輕輕提起，以得到完整的3D復型樣本；

(6)用鏡頭紙將復型樣本包好，放到樣品盒中待測；