[發明專利]火焰噴槍、熱障涂層熱循環測試方法及測試系統

有效

• 申請號: 202011542750.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112285156B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 原慷;劉建明;彭浩然;鄭兆然;冀曉鵑;張鑫;章德銘
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳露

本發明提供了一種火焰噴槍、熱障涂層熱循環測試方法及測試系統，該測試方法可形成方形火焰并進行高精度火焰熱沖擊考核，包括：通過槍內燃氣混合及均勻密排出氣方式，形成溫度均勻方形火焰；通過氣控系統和電控系統的聯動控制，實現涂層試樣內形成特定溫度梯度條件下的試樣加熱與冷卻全過程精確控制。實現以上測試方法配套的測試系統包括試驗系統、氣控系統和電控系統，本發明提供的測試方法和測試系統既可以保障測試中方形涂層試樣表面溫度的均勻性，又可以對試樣正面升溫時間、保溫溫度、保溫時間、冷卻時間、冷卻溫度的全過程進行精確自動控制，進而滿足方形涂層試樣精確控溫火焰熱循環測試需求。

技術領域

本發明涉及高溫涂層性能測試技術領域，尤其是涉及一種火焰噴槍、熱障涂層熱循環測試方法及測試系統。

背景技術

航空發動機與地面燃氣機的不斷發展，對材料尤其是高溫涂層的要求不斷提高。高溫涂層幾乎覆蓋這類發動機內部所有高溫部件的表面。在高溫環境中，一些熱端部件如燃燒室內部涂層需要經受高溫燃氣熱循環服役環境。國內外對涂層的高溫燃氣熱循環性能的考核已經有較成熟的試驗設備和考核方法，較常見的是利用高溫火焰加熱涂層表面，材料背面由壓縮空氣進行冷卻，在材料內部形成溫度梯度，這符合發動機很多高溫部件內部冷卻的工況。目前的這類設備均采用直徑不超過30毫米的圓形火焰槍形成圓形火焰對小圓形試片進行熱循環考核，由于這種圓形火焰直徑小，熱量集中，因此人們無需過多關注試片表面溫度的均勻性。然而，對于如較大葉片或燃燒室內壁等部件，為滿足溫度均勻性更高要求的涂層的燃氣熱循環考核，必須使用方形大火焰。但這種方形大火焰的主要技術難題是不好控制燃氣均勻性。

另外，目前的燃氣火焰熱循環方法基本只關注最高加熱溫度和冷卻溫度，現有設備也可以對保溫時間進行自動化控制，但是不能實現對加熱時間、保溫溫度、保溫時間、冷卻時間、冷卻溫度全閉環過程的精確控制。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種熱障涂層熱沖擊用的火焰噴槍，能夠保障燃氣溫度的均勻性。

本發明的目的之二在于提供一種熱障涂層熱循環測試方法，滿足溫度均勻性更高要求、更高精度要求的涂層性能與壽命考核。

本發明的目的之三在于提供一種實現上述熱障涂層熱循環測試方法的測試系統。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種熱障涂層熱沖擊用的火焰噴槍，所述火焰噴槍的頭端部具有焰氣孔，所述焰氣孔包括第一焰氣孔和第二焰氣孔，所述第一焰氣孔呈矩形陣列排布，每相鄰的四個所述第一焰氣孔構成的矩形對角線交點處設置有第二焰氣孔；相鄰的兩個所述第一焰氣孔之間的距離、相鄰的兩個所述第二焰氣孔之間的距離、相鄰的所述第一焰氣孔與所述第二焰氣孔之間的距離均相同；

所述火焰噴槍內注有燃氣和助燃氣，所述火焰噴槍能夠形成橫截面為方形的火焰。

第二方面，本發明提供了一種熱障涂層熱循環測試方法，包括：利用上述火焰噴槍對涂層試樣進行熱循環測試。

進一步的，熱障涂層熱循環測試方法包括以下步驟：

（a）對所述火焰噴槍點火，形成橫截面為方形的火焰；

（b）對涂層試樣的正面加熱至預設保溫溫度并保溫預設保溫時間；

（c）在預設保溫時間內，對涂層試樣的背面進行冷卻，使涂層試樣內形成溫度梯度；

（d）保溫結束后，對涂層試樣的正面進行冷卻至預設冷卻溫度；

（e）冷卻結束后，重復步驟（b）-步驟（e），直至循環次數達到預設值或涂層失效后停止。

第三方面，本發明提供了一種實現上述熱障涂層熱循環測試方法的測試系統，包括試驗系統、氣控系統和電控系統；