一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN103063534B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.03.11(21)申请号201310009271.9(22)申请日2013.01.10(73)专利权人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘卢家滩27号(72)发明人杨丽齐莎莎周益春蔡灿英(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人薄观玖(51)Int.Cl.G01N3/56(2006.01)审查员耿青梅权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置(57)摘要一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，属于特殊服役环境模拟装置领域。试验装置包括冲蚀颗粒输入系统、试验测试平台、温度测试系统、声发射无损检测系统、控制平台等。在试验测试平台(1)上安装有竖直的固定轴(101)；固定轴与水平方向的支撑轴连接。本发明能模拟高性能航空发动机内硬质颗粒在气流的带动下对涡轮叶片热障涂层反复冲击的冲蚀服役环境，通过控制冲蚀粒子的冲蚀速度、角度、大小等参数实现涂层在服役过程中遭受不同硬质颗粒的冲蚀过程，并同步实现对试样的温度、表面形貌图像演变、界面氧化等数据实时测试和分析。该装置可为有效评估涡轮叶片涂层在特殊服役环境下的冲蚀失效过程及失效机理提供重要的实验平台。CN103063534BCN103063534B权利要求书1/2页1.一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，该装置包括试验测试台以及分别与该试验测试台连接的高温冲蚀系统、实时检测系统、冷却系统、试验控制系统；所述试验测试台包括模拟热障涂层涡轮叶片的试样夹持装置(101-104)、挡板(105)、实验操作平台(107)；高温冲蚀系统包括高温燃气喷枪(201，204，205，207，208)、冲蚀颗粒加料系统(202，203，206)；实时检测系统包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、温度测试采集系统(330)、高速CCD摄像系统(340)；冷却系统包括热障涂层样品的气冷(401，403，405)与整个模拟装置的水冷循环系统(402，404)；试验控制系统为实验与实时检测系统的控制与显示模块(5)；在试验测试平台(1)上中间位置安装一个竖直的固定轴(101)，固定轴与水平方向的支撑轴(102)连接；用于夹持试样(6)的试样夹具圆盘(103)及夹具固定装置(104)固定在支撑轴(102)的前方；支撑轴上制作有角刻度，试样圆盘能围绕轴心转动；将样本所在的装置区域用打孔的石英玻璃做成的挡板(105)围起来；挡板(105)的下面即是实验操作平台(107)；挡板(105)的左侧设置喷枪固定装置(111)，喷枪固定装置(111)下是水平移动导轨(110)，喷枪内部设有颗粒管道与燃气通道，分别与冲蚀颗粒输入系统(202)和气体储存装置(204、205)连接，冲蚀颗粒的速度为0-250m/s，冲蚀颗粒的直径10-500μm，工作时冲蚀颗粒在压缩气体的带动下高速冲至喷枪口，在丙烷与氧气作用下产生的高温燃气下迅速加热，然后作用于与喷枪口轴向方向呈任意角度的涡轮叶片样品上；移动导轨(110)由内定位板(108)和外定位板(109)支撑的；在挡板(106)上开小孔让声发射装置(320)的波导杆伸入挡板(105)；在夹具(103)的一侧设置一个或多个热电偶固定装置(113)；在挡板(105)外设置CCD摄像装置(115)和红外测温摄像头(114)；在实验操作平台(107)的下方设置实时检测系统，包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、温度测试采集系统(330)；挡板(105)正上方装有颗粒回收系统(106)。2.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述试验测试台(1)模拟热障涂层涡轮叶片在飞机服役时的状态，试验测试台(1)上有挡板(105)，防止冲蚀颗粒的在气流带动下飞出；所述试验测试台上方装有颗粒回收系统(106)，能及时处理掉试样测试台上的粉尘和冲蚀颗粒；下方则有实时检测装置的放置区，并在挡板(105)上开有小孔连接各种实时检测系统的测试电极、传感器。3.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述高温冲蚀系统包括1个高温火焰喷枪(201)，加热范围为室温到1700℃，用喷枪固定装置(111)固定，由伺服电机控制喷枪移动；所述喷枪固定装置(111)内通过设置冷却通道通有冷却循环水。4.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述实时检测系统(3)包括非接触式