[发明专利]一种精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法

说明书

本发明涉及测量技术领域，特别是关于一种精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法。采用硅橡胶和硅橡胶固化剂的混合物作为复型剂，可得到涂覆热障涂层气膜孔完整的3D复型样本，在激光共聚焦显微镜下对3D复型样本的形状与尺寸进行观察和测量。该种方法复型精度高，可以对气膜孔原始尺寸和由于涂覆热障涂层而导致气膜孔孔径缩小部位的形状观察方便清晰，尺寸测量既精确又简单。同时，该发明操作过程简单方便，检测周期短，成本低，无需破坏零部件，尤其适用于大尺寸热端部件的现场检验。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是关于一种精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法。

背景技术

燃气轮机和航空发动机是工业装备及飞机关键动力系统，是衡量我国工业发展水平的重要标志之一。现代燃气涡轮发动机的发展趋势是大推力、高效率、低油耗和长寿命，发动机的动力和效率与工作温度密切相关，例如：发动机工作温度提高170℃，发动机的推力可提高5.0％，效率可增加1.0％。随着发动机功率和效率的提升，发动机热端部件(如：叶片、火焰筒、过渡段等)的服役环境更为严苛，使用温度更高、运行周期更长。目前用于热端部件的材料主要为镍基高温合金，尽管镍基高温合金具有高熔点、较高的高温力学强度，但它的熔点(约为1300℃)仍然远远小于发动机内部高温室的工作温度。为有效降低叶片的温度，并且使叶片在高温环境下保持较好的力学性能，在高温合金基体上采用气膜冷却技术和热障涂层技术是提高热端部件承温能力、延长使用寿命的两种重要技术途径。叶片、火焰筒、过渡段等热端部件表面设计有不同尺寸和不同角度的气膜孔，使用循环冷气对部件进行冷却；同时表面需要涂覆热障涂层，工程上热障涂层一般由金属粘结层(形成Al₂O₃保护膜)和隔热陶瓷层(常为Y₂O₃部分稳定的ZrO₂)双层系统组成，通过在空气冷却的高温合金基体与高温燃气间提供一层隔热和抗氧化的屏障，进一步降低高温合金部件的表面温度。热障涂层的隔热效果与气膜冷却条件密切相关，热障涂层的厚度越厚，隔热效果越好，但是随着热障涂层厚度的增加气膜孔孔径将缩小，气膜冷却状态与气膜孔径的大小密切相关，直接影响着隔热效果，因此研究涂覆热障涂层后气膜孔尺寸的变化具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法，可以对不同倾斜角度涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径进行无损、精确的测量。

本发明的技术方案是：

一种精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法，其特征在于，采用硅橡胶和硅橡胶固化剂的混合物作为复型剂，具有较好的流动性，能够进入并充满气膜孔，工作寿命为1～3min。

所述的精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法，复型剂在室温下快速固化，固化时间为5～15min。

所述的精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法，复型剂固化后具有一定的强度和弹性,能够完整地从气膜孔取出，并且尺寸稳定。

所述的精确测量涂覆热障涂层热端部件气膜孔孔径的方法，包括如下过程：

(1)将需要测量孔径的热端部件处理洁净，热端部件的热障涂层表面采用压缩空气除去表面的灰尘，而热端部件的合金基体用酒精棉球擦拭，吹干，待用；

(2)将复型剂从热障涂层一侧挤入待测量的气膜孔内；

(3)在复型剂上覆盖一张胶版纸，慢慢下压并施加压力，以使复型剂完全进入气膜孔，并与气膜孔充分贴合，无气泡、无间隙；

(4)静止5～15min后，使复型剂完全干燥、固化；

(5)用镊子夹住复型剂，轻轻提起，以得到完整的3D复型样本；

(6)用镜头纸将复型样本包好，放到样品盒中待测；