[發(fā)明專利]一種高溫高壓氣體沖刷實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110647206.3
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113376044B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳護林;曲壽江;劉俊;向林;寧海青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02;G01N17/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

本發(fā)明公開了一種高溫高壓氣體沖刷實驗裝置，包括高溫高壓氣體生成裝置，用于產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的高溫高壓氣流，產(chǎn)生的高溫高壓氣流引入兩端敞口的敞口通道內(nèi)并對設(shè)置在敞口通道內(nèi)的試樣進行沖刷，且敞口通道內(nèi)的試樣能夠進行軸向運動和旋轉(zhuǎn)運動；在敞口通道內(nèi)布置有用于檢測實驗參數(shù)的檢測點，檢測點外接檢測設(shè)備。本發(fā)明高溫高壓氣體沖刷實驗裝置的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，且能夠快速高效評價材料抗高溫沖刷性能，特別是開展高溫高壓氣體沖刷實驗的設(shè)施成本大幅低于現(xiàn)有多種試驗綜合評價或地面模擬實驗評價設(shè)施成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料沖刷試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高壓氣體沖刷實驗裝置。本發(fā)明所述高溫高壓氣體是指溫度不低于100℃、壓力不小于0.5MPa的氣體。

背景技術(shù)

高溫高壓氣流沖刷材料表面時，會對材料表面產(chǎn)生摩擦、氧化和腐蝕等作用，導(dǎo)致材料表面損傷，進而導(dǎo)致零件失效。高溫沖刷是一個很復(fù)雜的過程，影響因素很多，主要受三個方面因素影響：材料性質(zhì)與狀態(tài)、沖刷氣流的性質(zhì)與狀態(tài)以及材料與氣流之間的反應(yīng)；材料性質(zhì)與狀態(tài)包括化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、機械性能、硬度、表面粗糙度、耐蝕性能等；沖刷氣流的性質(zhì)與狀態(tài)包括氣流的成分、溫度、壓力、速度以及微粒等。

近年來，航空發(fā)動機向高性能、高可靠性、高安全性、低污染、低成本以及輕量化方向快速發(fā)展，材料研發(fā)和試驗測試是航空發(fā)動機技術(shù)突破的關(guān)鍵。航空發(fā)動機葉片的抗沖刷性能是衡量葉片使役性能的重要指標。另外，各國都在致力于提高超臨界以及超超臨界蒸汽輪機的蒸汽溫度和壓力，從而提高蒸汽輪機的效率，輪機葉片的沖刷、腐蝕時效問題也是其面臨的關(guān)鍵問題。無論是航空發(fā)動機葉片還是蒸汽輪機葉片的服役環(huán)境都非常復(fù)雜。因此，迫切需要一種簡單、快速且高效地評價材料的抗高溫沖刷性能的實驗裝置。

目前，通常是采用多種試驗綜合評價或地面模擬實驗評價上述葉片抗沖刷性能。采用多種試驗方面綜合評價時，涉及試驗種類多，試驗量大，不同試驗?zāi)M不同的使役條件，單項試驗不能闡明多種使役條件的耦合關(guān)系；地面模擬試驗條件比較接近服役的真實狀態(tài)，結(jié)果比較準確，但是，地面模擬實驗裝備復(fù)雜，實驗成本高，特別是實驗設(shè)施成本高達數(shù)十萬萬元，不適用于設(shè)計階段選材需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低且能夠快速高效評價材料抗高溫沖刷性能的高溫高壓氣體沖刷實驗裝置。

本發(fā)明目的是采用如下所述技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種高溫高壓氣體沖刷實驗裝置，包括高溫高壓氣體生成裝置，用于產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的高溫高壓氣流，其特征在于：產(chǎn)生的高溫高壓氣流引入兩端敞口的敞口通道內(nèi)并對設(shè)置在敞口通道內(nèi)的試樣進行沖刷，且敞口通道內(nèi)的試樣能夠進行軸向運動和旋轉(zhuǎn)運動；在敞口通道內(nèi)布置有用于檢測實驗參數(shù)的檢測點，檢測點外接檢測設(shè)備。

為能夠更好地匯集高溫高壓氣流，所述敞口通道由錐形通道和直通道組成，直通道前端連接錐形通道的小徑端、直通道后端敞口。

為減小實驗誤差，所述錐形通道與所述直通道的連接部位呈圓弧狀；所述錐形通道的大徑端正對高溫高壓氣體生成裝置的氣流出口。

為能夠更真實地模擬沖刷試驗，在所述敞口通道內(nèi)軸向設(shè)置有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿軸線與所述敞口通道的直通道軸線重合；導(dǎo)桿前端設(shè)置有試樣夾持部，導(dǎo)桿尾部伸出所述敞口通道外并連接驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)用于控制導(dǎo)桿按照預(yù)設(shè)參數(shù)進行軸向運動和/或旋轉(zhuǎn)運動。

為提高本發(fā)明裝置的通用性，在所述驅(qū)動機構(gòu)輸出端與所述導(dǎo)桿連接部位設(shè)置有離合部，或者在所述導(dǎo)桿上設(shè)置有離合部，該離合部用于中斷或者銜接所述導(dǎo)桿與所述驅(qū)動機構(gòu)輸出端的力矩傳遞。當控制離合部中斷所述導(dǎo)桿與所述驅(qū)動機構(gòu)輸出端的力矩傳遞時，所述敞口通道內(nèi)的試樣能夠在氣流的作用下轉(zhuǎn)動；當控制離合部銜接所述導(dǎo)桿與所述驅(qū)動機構(gòu)輸出端的力矩傳遞時，所述驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸與所述敞口通道內(nèi)的試樣、所述導(dǎo)桿同步轉(zhuǎn)動，這兩種狀態(tài)能夠適用于多種使役情況下的試樣沖刷實驗。