[发明专利]高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于材料性能测试领域，具体涉及一种高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验方法及装置。

背景技术

材料在高温条件下的耐烧蚀、冲蚀性能是材料的基本性能之一，特别是用作动力系统的结构与功能材料，对其耐烧蚀、冲蚀性能提出了更高的要求，如航空发动机、火箭发动机等，但是，目前对材料的这些性能的试验方法比较单一，还没有一种方法能对材料在高温条件下的耐烧蚀、冲蚀性能进行有效的试验与评价。

当前所使用的试验方法主要有氧-乙炔火焰法和高压电弧加热法，它们产生高温的火焰或电弧，具有较高的热流密度，对材料的耐烧蚀性能试验比较有效，但是由于没有粒子的冲刷作用，不能对材料在高温下的耐冲蚀性能进行试验，更不能对烧蚀、冲蚀共同作用下的材料性能进行评价，因此，这些试验与研究方法有较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验方法及装置。

为达到上述目的，本发明采用的装置为：包括火焰喷射器以及通过控制台与火焰喷射器相连接的冷水机组、油箱、氧气源及送粉器，所说的火焰喷射器包括连为一体的后壳和外壳，在后壳上开设有与油箱连通的煤油接管嘴、与氧气源相连通的氧气接管嘴和火花塞安装座，外壳内设置有火焰喷嘴，火焰喷嘴的入口与煤油接管嘴、氧气接管嘴和火花塞安装座相连通，该火焰喷嘴与外壳形成了一个空腔，且在外壳的后端及前端分别开设有与冷水机组相连通的入水嘴安装座和回水嘴安装座，外壳的前端开设有与火焰喷嘴相连通的送粉嘴，所说的煤油接管嘴、氧气接管嘴、送粉嘴和入水嘴安装座还分别与控制台相连。

本发明的控制台包括冷水机组控制器、煤油控制器、氧气控制器和送粉控制器；所说的冷水机组控制器包括安装在冷水机组出水口管路上的出水压力表P1和出水温度计t1，安装在冷水机组回水管路上的回水压力表P2和回水温度计t2；所说的煤油控制器包括依次安装在油箱管路上的电机油泵R2、油电磁阀组1DT、煤油压力表P3、煤油调节阀D1和煤油流量计F1；所说的氧气控制器包括依次安装在氧气源管路上的减压器Q1、氧气电磁阀2DT、氧气流量调节阀D2、氧气压力表P4和氧气流量计F2；所说的送粉控制器包括安装在送粉管路上的送粉电磁阀3DT；氧气压力为2.0Mpa，氧气流量为58Kg/h；煤油压力为2.0Mpa，煤油流量为24L/h；火焰喷嘴内的压力为1.2Mpa；火焰喷嘴的喉部直径为10mm、出口直径为15mm。

本发明采用的方法为：调节煤油与氧气的流量混合比，使煤油和氧气经雾化、混合后喷入火焰发生器，点火燃烧形成高温高压的燃气，燃气通过喷嘴后速度达到超音速或亚音速，送粉器将冲蚀粒子输送至火焰发生器的喷嘴，形成气固两相流，对材料试样进行烧蚀与冲蚀，比较材料试验前后的重量、成分与显微结构差异，即可对其性能进行评价。

本发明采用煤油与氧气燃烧产生的火焰作为高温烧蚀热源，通过调节煤油与氧的流量混合比，从而形成具有特定要求的焰流，包括速度、温度、富氧或富油气氛。采用Al₂O₃(三氧化二铝)粉末作为冲蚀粒子，送粉器将Al₂O₃粉末输送到火焰中，与高温燃气形成气固两相流，从而为材料的烧蚀、冲蚀试验提供工作介质。与目前的试验装置相比，在功能与控制准确性上都有质的突破，为材料性能试验提供了有效的方法，在航空航天、原子能、军事装备等领域将取得广泛应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明火焰喷射器11的结构示意图；

图3是本发明控制台12的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。