[发明专利]一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置

摘要

一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，属于特殊服役环境模拟装置领域。试验装置包括安装有静态或是动态旋转试样加持装置的试验测试平台、服役环境模拟模块、实时检测模块、控制平台等。本发明能模拟航空发动机热障涂层涡轮叶片高温，冲蚀，腐蚀服役环境；能模拟热障涂层工作叶片高速旋转动态服役环境，能模拟导向叶片静止静态服役环境；能实时测试热障涂层温度场、三维位移场、裂纹萌生与扩展、界面氧化等。本发明实现了热障涂层高温、冲蚀、腐蚀服役环境的一体化，静态、动态服役环境的一体化，服役环境模拟与实时检测的一体化，为正确理解热障涂层涡轮叶片的破坏机理、优化其设计提供了重要的实验平台和参考依据；应用性强。

主权项

一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置，其特征在于，该试验装置包括：1)试验测试台(1)：包括模拟热障涂层涡轮叶片中工作叶片的动态旋转模块和模拟热障涂层涡轮叶片导向叶片静止静态服役模块的试样夹持装置(101‑105)、实验操作平台(108)、样品室(109)；2)服役环境模块(2)：能模拟热障涂层涡轮叶片高温热疲劳、温度梯度、冲蚀、腐蚀的高温燃气喷枪(201)、冲蚀颗粒加料系统(202)、腐蚀服役环境模块(203)、燃气输送系统(204，205)；3)无损检测模块(3)，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)、复阻抗谱测试系统(330)、温度测试采集系统(340)、高速CCD摄像系统(350)；4)冷却系统(4)，包括热障涂层样品的冷却与装置的冷却循环系统；5)实验与无损检测系统的控制与显示模块(5)；在装置试验测试台上安装有静态或是动态旋转的试样加持装置，静止时安装有试样(6)的静态试样夹具(104)通过安装轴(106)和固定装置(105)固定在实验操作平台(108)上，此时安装轴(106)和静态试样夹具(104)上制作有角刻度，夹具(104)能围绕轴心转动；试样动态旋转的试样夹持装置包括试样高速旋转电动机(101)，旋转轴(102)，动态试样夹具(103)；动态和静态试样加持装置的上下位置可调；除了高速旋转的电动机外，试样加持装置的各个面上装有石英玻璃，形成可开关的密封样品室(109)，样品室上方接除尘系统(107)，下方通过颗粒回收管道(118)实验操作平台(108)相接；样品室(109)的两侧分别设置由内定位板(110)和外定位板(111)支撑的移动导轨(112)，在移动导轨(112)上设置服役环境模块(2)的安装装置(113)，在静态试样夹具(104)的一侧设置一个或多个热电偶固定装置(115)；在样品室(109)的一侧开有无损检测电极、波导杆的槽；在样品室(109)的外侧设置多个CCD摄像机(117)；设置有红外测温摄像头(116)；在实验操作平台(108)的下方安放有无损检测系统，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)、复阻抗谱测试系统(330)、温度测试采集系统(34)。