[發(fā)明專利]一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法

在審

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• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113804724A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范薇;雷麗軍;李斌茂;張磊;張翼;蘇鐵熊
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 太原萬惟新致知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14121
• 代理人: 黃海燕

本發(fā)明涉及一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法，通過對熱防護(hù)陶瓷涂層表面快速加熱保溫同時(shí)進(jìn)行冷卻并實(shí)時(shí)記錄陶瓷涂層表面溫度和金屬基體背面溫度；對只有合金粘接層的涂層表面快速預(yù)加熱保溫同時(shí)對金屬基體背面進(jìn)行冷卻，實(shí)時(shí)記錄合金粘接層的涂層表面溫度和金屬基體背面溫度，通過調(diào)節(jié)氧氣流量使上述兩個(gè)金屬基體背面溫度一致，此時(shí)合金粘接層的涂層表面溫度實(shí)際溫度即為上述記錄溫度，穩(wěn)態(tài)條件下的陶瓷涂層表面溫度和合金粘接層的涂層表面溫度之差即為熱防護(hù)陶瓷涂層的實(shí)際隔熱溫度。本發(fā)明的一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法，可以快速、準(zhǔn)確地測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能，研究涂層實(shí)際服役過程中隔熱溫度的變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱防護(hù)涂層隔熱溫度的測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法。

背景技術(shù)

熱防護(hù)涂層體系主要包括金屬基體、合金粘接層和陶瓷涂層，熱防護(hù)涂層是一種沉積在金屬基體表面的低導(dǎo)熱、抗氧化的功能性涂層，可用來降低受熱部件的服役溫度、提高其使用壽命，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)及大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等核心熱端部件有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

隔熱能力是衡量熱防護(hù)涂層性能的關(guān)鍵指標(biāo)，隔熱溫度是指陶瓷涂層的表層實(shí)際溫度與陶瓷涂層和合金粘接層界面溫度之差。陶瓷涂層隔熱溫度越大，金屬基體表面的服役溫度相應(yīng)就越低，也就越有利于提高其使用壽命。因此，隔熱溫度的快速、準(zhǔn)確、無損測量是十分必要的。

目前測試熱防護(hù)涂層隔熱溫度的方法主要是利用高溫爐加熱有涂層基體和無涂層基體到目標(biāo)溫度，利用焊接的熱電偶測試二者基體背面溫度，并將二者背面溫度差定義為涂層的隔熱溫度，這種方法的缺點(diǎn)首先是無法準(zhǔn)確獲得粘接層的實(shí)際服役溫度，因?yàn)槭軣崦媸窃谕粶囟认逻M(jìn)行測試的，但實(shí)際服役過程中合金粘接層表面溫度與熱防護(hù)涂層表面溫度有較大的差別，且不同服役溫度下涂層的隔熱性能差異較大，因此這一方法的準(zhǔn)確性相對較低；其次是高溫爐的升溫時(shí)間較長、溫度調(diào)控難度大、測試效率較低。申請?zhí)枮?01310688002.X，申請公布號為CN104713897A的專利申請文件一種測試熱防護(hù)涂層表面性能的方法，公開了隔熱性能的測試方法是通過采用可變強(qiáng)度的激光束對所述試樣的熱防護(hù)涂層表面加熱，再對所述試樣進(jìn)行冷卻，如此反復(fù)進(jìn)行至規(guī)定的循環(huán)次數(shù)，測量實(shí)驗(yàn)過程中所需各測溫點(diǎn)的溫度值，求得平均差值，平均差值為紅外測溫得到的熱防護(hù)涂層表面溫度隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)，以及熱防護(hù)涂層與基體的結(jié)合界面處熱電偶隨時(shí)間變化的溫度數(shù)據(jù)，在同一時(shí)間點(diǎn)取兩者數(shù)據(jù)作差，取平均值得到表面溫度在一定值時(shí)涂層的隔熱溫度，其是通過熱防護(hù)涂層表面溫度與熱防護(hù)涂層與基體的結(jié)合界面溫度求差得到的隔熱溫度，即獲得合金粘接層與基體結(jié)合界面的溫度，這種方法的缺點(diǎn)也是無法準(zhǔn)確獲得粘接層的實(shí)際服役溫度，因?yàn)槭軣崦媸窃谕粶囟认逻M(jìn)行測試的，但實(shí)際服役過程中合金粘接層表面溫度與熱防護(hù)涂層表面溫度有較大的差別，且不同服役溫度下涂層的隔熱性能差異較大，因此這一方法的準(zhǔn)確性相對較低；因此，開發(fā)一種能快速、準(zhǔn)確測量熱防護(hù)涂層陶瓷層隔熱溫度的方法尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了更為快速、準(zhǔn)確地測試熱防護(hù)陶瓷涂層表層隔熱性能，研究涂層實(shí)際服役過程中隔熱溫度的變化，本發(fā)明目的是提供一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法，其特征在于；

通過對熱防護(hù)陶瓷涂層表面快速加熱保溫同時(shí)進(jìn)行冷卻并實(shí)時(shí)記錄陶瓷涂層表面溫度和金屬基體背面溫度；對只有合金粘接層的涂層表面快速預(yù)加熱保溫同時(shí)對金屬基體背面進(jìn)行冷卻，并實(shí)時(shí)記錄合金粘接層的涂層表面溫度和金屬基體背面溫度，通過調(diào)節(jié)氧氣流量使上述兩個(gè)金屬基體背面溫度一致，此時(shí)合金粘接層的涂層表面溫度實(shí)際溫度即為上述記錄溫度，穩(wěn)態(tài)條件下的陶瓷涂層表面溫度和合金粘接層的涂層表面溫度之差即為熱防護(hù)陶瓷涂層的實(shí)際隔熱溫度。

本發(fā)明的測試熱防護(hù)陶瓷涂層隔熱性能的方法，具體包括以下步驟：