专利名称：高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验方法及装置的制作方法
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。
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。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，2，包括火焰喷射器11以及通过控制台12与火焰喷射器11相连接的冷水机组13、油箱14、氧气源15及送粉器16，其特征在于所说的火焰喷射器11包括连为一体的后壳3和外壳6，在后壳3上开设有与油箱14连通的煤油接管嘴1、与氧气源15相连通的氧气接管嘴2和火花塞安装座4，外壳6内设置有火焰喷嘴7，火焰喷嘴7的入口与煤油接管嘴1、氧气接管嘴2和火花塞安装座4相连通，该火焰喷嘴7与外壳6形成了一个空腔，且在外壳6的后端及前端分别开设有与冷水机组13相连通的入水嘴安装座10和回水嘴安装座9，外壳6的前端开设有与火焰喷嘴7相连通的送粉嘴8，所说的煤油接管嘴1、氧气接管嘴2、送粉嘴8和入水嘴安装座10还分别与控制台12相连，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7内的压力为1.2Mpa，火焰喷嘴7的喉部直径为10mm、口直径为15mm。
参见图3，本发明的控制台12包括冷水机组控制器17、煤油控制器18、氧气控制器19和送粉控制器20；控制台12按一定时序完成点火、喷射、送粉功能，并对冷却水、煤油、氧气的状态参数进行显示监控。控制台的一端连接冷水机组、油箱、氧气源、送粉器，另一端连接火焰喷射器，所说的冷水机组控制器17包括安装在冷水机组13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13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18包括依次安装在油箱14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19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20包括安装在送粉管路上的送粉电磁阀3DT。
本发明能产生温度与速度调节范围很宽的火焰，并能在火焰中注入粒子，形成燃气、粒子两相流，其中，火流通过火焰喷射器产生，粒子由专门的送粉装置输送。由于该方法能灵活产生具有特定要求的二相流，为材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验提供了有效的方法。
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。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，燃气通过不同的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，通过专用分析仪器比较其试验前后的重量、成分与显微结构差异，即可对其性能进行评价。
本发明的工作过程如下首先启动火焰喷射器11，然后依次供油、供气、点火，启动火焰喷射器，通过煤油调节阀和氧气调节阀分别调节两者的流量，得到预定状态的火焰；启动送粉器，将喷涂粉末送入火焰中，形成烧蚀、冲蚀用的气固二相流；将火焰喷射器调至工作位置，对试样5进行烧蚀与冲蚀试验，完成设定时间的试验后，停止系统的工作，按照停止送粉、供油、供气的顺序关机。
本发明是试验方法上的根本突破，现有试验方法只能对高温条件下材料的烧蚀进行试验，无法完成冲蚀试验，更不能完成烧蚀与冲蚀双重作用下的材料性能试验；且本发明系统控制参数准确，可控性好，能对试验的二相流进行定量设定，大大提高了试验的准确性。
权利要求
1.高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，包括火焰喷射器(11)以及通过控制台(12)与火焰喷射器(11)相连接的冷水机组(13)、油箱(14)、氧气源(15)及送粉器(16)，其特征在于所说的火焰喷射器(11)包括连为一体的后壳(3)和外壳(6)，在后壳(3)上开设有与油箱(14)连通的煤油接管嘴(1)、与氧气源(15)相连通的氧气接管嘴(2)和火花塞安装座(4)，外壳(6)内设置有火焰喷嘴(7)，火焰喷嘴(7)的入口与煤油接管嘴(1)、氧气接管嘴(2)和火花塞安装座(4)相连通，该火焰喷嘴(7)与外壳(6)形成了一个空腔，且在外壳(6)的后端及前端分别开设有与冷水机组(13)相连通的入水嘴安装座(10)和回水嘴安装座(9)，外壳(6)的前端开设有与火焰喷嘴(7)相连通的送粉嘴(8)，所说的煤油接管嘴(1)、氧气接管嘴(2)、送粉嘴(8)和入水嘴安装座(10)还分别与控制台(12)相连。
2.根据权利要求1所述的高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，其特征在于所说的控制台(12)包括冷水机组控制器(17)、煤油控制器(18)、氧气控制器(19)和送粉控制器(20)；所说的冷水机组控制器(17)包括安装在冷水机组(13)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(13)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(18)包括依次安装在油箱(14)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(19)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(20)包括安装在送粉管路上的送粉电磁阀3DT。
3.根据权利要求1所述的高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，其特征在于所说的氧气压力为2.0Mpa，氧气流量为58Kg/h。
4.根据权利要求1所述的高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，其特征在于所说的煤油压力为2.0Mpa，煤油流量为24L/h。
5.根据权利要求1所述的高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，其特征在于所说的火焰喷嘴(7)内的压力为1.2Mpa。
6.根据权利要求1所述的高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验装置，其特征在于所说的火焰喷嘴(7)的喉部直径为10mm、出口直径为15mm。
7.一种依据权利要求1所述的装置的试验方法，其特征在于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。
全文摘要
高温条件下材料的耐烧蚀、冲蚀性能综合试验方法及装置，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，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。
文档编号G01N3/60GK101067593SQ20071001796
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者查柏林 申请人:查柏林