热障涂层热冲击寿命评价试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热障涂层热冲击寿命评价试验装置，包含：加热系统、CMAS液料输送系统、冷却系统及控制系统；加热系统提供燃烧火焰射流，实现对试验试样加热高温环境进行模拟，并且实现一定温度梯度下的循环加热；CMAS液料输送系统在加热系统进行加热的同时输送CMAS悬浮液，CMAS悬浮液经空气射流雾化后以设定的角度和速率向燃烧火焰注入，以模拟CMAS的真实存在状态；冷却系统在加热结束后，通过一冷却气路对所述试验试样进行冷却；控制系统连接并控制加热系统、CMAS液料输送系统及冷却系统，实现高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下的热障涂层服役环境的模拟并对整个工艺试验流程进行自动控制。
【专利说明】
热障涂层热冲击寿命评价试验装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种热障涂层热冲击寿命评价试验装置，特别是一种耦合了高温、梯度温度、CMAS (即CaO-MgO-Al2O3-S12沉积物)环境条件下的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，属于热喷涂涂层特殊服役环境模拟装置领域。
【背景技术】
[0002]提高发动机涡轮前进口温度是先进航空发动机的一大特征，目前先进发动机涡轮前温度已经达到近1800K，而涡轮叶片基体材料采用的DZ125远远不能满足承温需求，尽管在实际工况中，发动机涡轮叶片采用了气膜冷却结构技术，使航空发动机涡轮叶片表面温度与基体金属间形成了一定的梯度温度，但仍需要通过制备高效的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)热障涂层来降低涡轮叶片表面的工作温度。
[0003]热障涂层具有大幅降低热端部件基体材料表面工作温度、提高其抗高温氧化腐蚀能力、延长部件使用寿命和提供可靠性等特点，制备热障涂层技术已成为先进航空发动机涡轮叶片制备的关键技术之一。此外，热障涂层(主要是氧化钇部分稳定氧化锆涂层)还具有提高基体材料抗冲刷和耐磨损烧蚀的能力，在舰船、能源以及汽车制造行业中也有着极为重要和广泛的应用前景。
[0004]航空发动机涡轮叶片热障涂层服役工况极为复杂，在近1800K高温的工作条件下，空中颗粒粉尘及燃油中的颗粒物会熔融并高速沉积在涡轮叶片上，形成的CaO-MgO-Al2O3-S12沉积物(简称CMAS)渗入热障涂层陶瓷层内部与稳定剂发生反应，降低涂层应变容限，加速YSZ涂层相失稳和烧结，同时冷却凝固后在涂层中产生较大的应力，从而导致涂层过早的剥离失效，大大降低了热障涂层的使用寿命和应用的可靠性。
[0005]随着我国航空工业的快速发展，研究高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下引起的热障涂层失效机理及其防护技术受到了广泛关注。正确理解热障涂层在高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下的破坏特征和关键影响因素，有助于研究现有热障涂层延寿技术，有助于开发新型超高温长寿命热障涂层。
[0006]目前，国内外关于热障涂层在高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下涂层热性能试验模拟装置很少，德国一家研究中心采用蠕动栗轴向输送方式将CMAS悬浮液注入火焰中，北航采用浴槽加热盐类物质获取腐蚀性气氛，通过生成腐蚀气体的方式对TBCs的腐蚀环境进行模拟。此外，国内还采用涂刷方式将腐蚀介质涂刷在陶瓷涂层表面，并置于高温炉中加热进行腐蚀环境模拟。虽然国内外已经开始重视热障涂层复杂服役环境相关的模拟试验装置的技术研究，但现有实验装置距离客观模拟高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下涂层热失效行为还有差距。开发一种接近热障涂层高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下涂层热性能试验模拟装置对此环境下热障涂层的失效行为进行有效表征，从而为热障涂层失效机理研究和提高热障涂层热性能研究提供实验依据，其重要作用无可替代。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是解决航空发动机涡轮叶片复杂服役环境的模拟难题，提供一种模拟高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下热障涂层热冲击寿命评价试验装置，为有效评估高温部件在复杂服役环境下的疲劳失效过程及可靠性提供重要的试验平台。
[0008]本发明的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，包含:
[0009]—加热系统，用以提供一燃烧火焰射流，实现对试验试样加热高温环境进行模拟，并通过对所述试验试样的热障涂层的温度闭环反馈控制实现一定温度梯度下的循环加执.JtW ，
[0010]— CMAS液料输送系统，用于在所述加热系统进行加热的同时输送一 CMAS悬浮液，所述CMAS悬浮液经空气射流雾化后以设定的角度和速率向燃烧火焰注入，以模拟CMAS的真实存在状态；
[0011]一冷却系统，用以在所述加热系统加热结束后，通过一冷却气路对所述试验试样进行冷却；
[0012]—控制系统，连接并控制所述加热系统、所述CMAS液料输送系统及所述冷却系统，实现高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下的热障涂层服役环境的模拟并对整个工艺试验流程进行自动控制。
[0013]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，还包含一测温系统，用以实时监测所述试验试样的试验温度。
[0014]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，还包含一试样装卡机构，用以固定所述试验试样。
[0015]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述加热系统还包含:
[0016]—燃气加热枪；
[0017]—移动支架，其上安装所述燃气加热枪，并通过一电机驱动以带动所述燃气加热枪移动；
[0018]—自动点火机构，用于对所述燃气加热枪喷射的燃气流执行自动点火功能。
[0019]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述CMAS液料输送系统还包含:
[0020]一 CMAS液料输送装置，更包含:
[0021]—雾化喷头，设置于所述加热系统的移动支架上，所述雾化喷头的后部具有一气体接口及一液体接口，所述气体接口通过一气管连接于一气源；
[0022]一消脉冲阻尼器，通过一柔性管连接于所述液体接口 ；
[0023]一定量输送栗，其上设置有一进液口及一出液口，所述出液口通过一柔性管连接于所述消脉冲阻尼器；
[0024]— CMAS悬浮液专用储存容器，用以放置所述CMAS悬浮液，所述CMAS悬浮液专用储存容器通过一柔性管连接于所述进液口，所述定量输送栗输送所述CMAS悬浮液至所述雾化喷头。
[0025]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述冷却系统还包含:
[0026]—气源，用以提供一压缩空气；以及
[0027]—冷却气路，用以输送所述气源产生的压缩空气至所述试验试样。
[0028]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述测温系统还包含:
[0029]一热电偶，固定于所述试验试样上，测量所述试验试样的基体温度；
[0030]一红外测温仪，用于测量所述试验试样的热障涂层的表面温度；以及
[0031]—温度数据采集处理系统，连接所述热电偶和所述红外侧温仪并将采集处理后的温度数据传送至所述控制系统。
[0032]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述加热系统还包含一火焰探测器，所述火焰探测器的设置高度与所述燃气加热枪的一喷嘴中心平齐，以探测火焰点燃情况。
[0033]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述加热系统还可包含一质量流量计，设置于所述燃气加热枪的一气体管路中，用以控制所述燃气火焰射流的流量。
[0034]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述加热系统采用氧丙烷火焰作为热源。
[0035]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述定量输送栗可为一脉冲频率可调式电磁隔膜栗。
[0036]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述消脉冲阻尼器可为一气室脉动阻尼器。
[0037]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述CMAS液料输送装置还包含一供液料阀门，所述供液料阀门安装于所述液体接口及所述消脉冲阻尼器之间的所述柔性管上且靠近所述雾化喷头的位置。
[0038]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述雾化喷头为一含有一中心单孔液体喷嘴和一环形雾化气体喷嘴的二流雾化喷头。
[0039]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述CMAS悬浮液由CMAS纳米粉末、少量分散剂、水或其他液体混合勾兑而成。
[0040]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述CMAS悬浮液专用储存容器中还包含一电动搅拌器，所述电动搅拌器设置于所述CMAS悬浮液中，通过接受一电驱动信号对所述CMAS悬浮液进行搅拌。
[0041]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述冷却系统包含一质量流量计，设置于所述冷却气路中，用以控制所述试验试样的冷却气流量。
[0042]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，所述试样装卡机构采用枷板式装卡结构。
[0043]上述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其中，还包含一机箱，所述试样装卡机构、所述加热系统、所述红外测温仪以及所述冷却气路设置于所述机箱内。
[0044]针对于现有技术，本发明的热障涂层热冲击寿命评价试验装置具有以下优点:
[0045]1.通过对燃气加热枪的功率和加热距离的控制进行加热温度的精确控制，实现对试样加热高温环境(< 2000K)的模拟；
[0046]2.通过质量流量计控制试验试样的冷却气流量，通过温度闭环控制系统进行背冷控温，实现一定温度梯度条件下的热冲击寿命试验；
[0047]3.通过特殊设计的CMAS液料输送系统，将纳米粉末悬浮液制备成雾化射流，并将这种雾化射流和燃气火焰射流混合实现航空发动机涡轮叶片热障涂层复杂服役工况的有效模拟；
[0048]4.脉冲频率可调式电磁隔膜栗能够实现精确和定量输送CMAS悬浮液；气室脉动阻尼器，通过调整气囊预制压力可以消除绝大部分由于脉冲频率可调式电磁隔膜栗脉冲造成的输送压力和流量的脉动；
[0049]5.二流雾化是在喷头出口由空气射流雾化CMAS悬浮液，雾化和分散比较充分，接近CMAS的真实存在状态；
[0050]6.通过增加一个机箱，能够以保证试验时的安全性问题及试验装置的美观；
[0051]7.控制系统采用PLC自动控制整个试验工艺流程，试验机操作界面为触摸屏方式，可根据不同的参数监测，通过菜单选择:如温度模块、速度模块、悬浮液流量模块、雾化气压力模块、试验方式模块等进行试验操作。试验机人机界面友好，操作快捷；现场数据同时传送到后台计算机保存、分析，方便用户查询数据。
【附图说明】
[0052]图1是本发明热障涂层热冲击寿命评价试验装置的实施例结构示意图；
[0053]图2是本发明热障涂层热冲击寿命评价试验装置的CMAS液料输送系统的结构示意图。
[0054]其中，附图标记
[0055]11-燃气加热枪
[0056]111-燃气加热枪的喷嘴
[0057]12-移动支架
[0058]121-链轮
[0059]122 链条
[0060]13-自动点火机构
[0061]15-支架
[0062]211-二流雾化喷头
[0063]211a-二流雾化喷头气体接口
[0064]21 Ib- 二流雾化喷头液体接口
[0065]212-气室脉动阻尼器
[0066]213-脉冲频率可调式电磁隔膜栗
[0067]214-调压阀
[0068]215-供液料阀门
[0069]22-CMAS悬浮液专用储存容器
[0070]221-电动搅拌器
[0071]222-CMAS 悬浮液，
[0072]31-冷却气路
[0073]5-试样装卡机构
[0074]61-热电偶
[0075]62-红外测温仪
[0076]63-温度数据采集处理系统
[0077]7-气管
[0078]8-柔性管
[0079]9-试验试样
[0080]10-机箱
【具体实施方式】
[0081]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但本发明并不以此为限。
[0082]本发明提供了一种热障涂层热冲击寿命评价试验装置，用以有效评估高温部件在复杂服役环境下的疲劳失效过程及可靠性。请参照图1及图2，图1是本发明热障涂层热冲击寿命评价试验装置的实施例结构示意图；图2是本发明热障涂层热冲击寿命评价试验装置的CMAS液料输送系统的结构示意图。如图1及图2所示，该热障涂层热冲击寿命评价试验装置包含加热系统、CMAS液料输送系统、冷却系统以及控制系统；加热系统用以提供一燃烧火焰射流，实现对试验试样9加热高温环境进行模拟，并通过对热障涂层的温度闭环反馈控制实现一定温度梯度下的循环加热；CMAS液料输送系统用于在加热系统进行加热的同时输送CMAS悬浮液222，CMAS悬浮液222经空气射流雾化后以设定的角度和速率向燃烧火焰注入，以模拟CMAS的真实存在状态；冷却系统用以在加热系统加热结束后，所述试验试样进行冷却；控制系统连接并控制加热系统、CMAS液料输送系统及冷却系统，实现高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下的热障涂层服役环境的模拟并对整个工艺试验流程进行自动控制。
[0083]其中，加热系统包含:一燃气加热枪11、一移动支架12及一自动点火机构13，燃气加热枪11安装于移动支架12上，移动支架12通过一电机驱动，再带动移动支架12底部安装的链轮121，进而带动套装于链轮上的链条122，最终带动所述燃气加热枪进行水平或左右方向的移动，自动点火机构13用于对所述燃气加热枪喷射的燃气流执行自动点火功能。其中，以氧丙烷火焰作为燃气加热枪11的热源为一较佳的实施方式。其中，还以加热系统还包含一火焰探测器(图未示)及一质量流量计(图未示)为较佳实施方式，火焰探测器(图未示)通过一支架(图未示)设置于燃气加热枪11的一侧，其高度与燃气加热枪11的喷嘴111中心平齐，用以监测火焰点燃情况；质量流量计安装于燃气加热枪11的一气体管路中，用以控制燃气火焰射流的流量。
[0084]其中，CMAS液料输送系统包含CMAS液料输送装置21和CMAS悬浮液专用储存容器22。
[0085]CMAS液料输送装置21更包含:一个二流雾化喷头211、一个气室脉动阻尼器212及一脉冲频率可调式电磁隔膜栗213。二流雾化喷头211按照一设定的角度和距离安装于移动支架12上并位于燃气加热枪11的上方，其中以二流雾化喷头211与燃气加热枪11的间隔30mm且二流雾化喷头211与燃气加热枪11所喷射的火焰中心轴向间隔30mm，二流雾化喷头211并与燃气加热枪11喷射的火焰中心形成一角度为10°的锐角为一较佳的实施方式。二流雾化喷头211包含中心单孔液体喷嘴和环形雾化气体喷嘴，其后部具有两个接口，即气体接口 21 Ia及液体接口 211b，气体接口 21 Ia通过气管7连接于气源(图未示)，气体接口 211a及气源之间还可设有一调压阀214，用以调节气压(图未示)；气室脉动阻尼器212通过柔性管8连接于液体接口 211b ;脉冲频率可调式电磁隔膜栗213位于气室脉动阻尼器212的上游(来流方向)，脉冲频率可调式电磁隔膜栗213的出液口并通过柔性管8连接于气室脉动阻尼器212。其中，以本装置还包含一个供液料阀门215，供液料阀门215安装于液体接口 211b及气室脉动阻尼器212之间的柔性管8上为较佳实施方式。本实施例中定量输送栗为一脉冲频率可调式电磁隔膜栗，但本发明并不以此为限。
[0086]CMAS悬浮液专用储存容器22，用以放置CMAS悬浮液222，通过柔性管8连接于脉冲频率可调式电磁隔膜栗213的进液口。其中，以CMAS悬浮液专用储存容器22还包含一电动搅拌器221，设置于CMAS悬浮液专用储存容器22中，通过接受一电驱动信号对CMAS悬浮液222进行搅拌为较佳实施方式。其中，CMAS悬浮液222为由CMAS纳米粉末、少量分散剂、水或其他液体混合勾兑而成。
[0087]其中，冷却系统包含:气源(图未示)及一冷却气路31。气源(图未示)用以提供压缩空气；冷却气路31连接气源(图未示)并输送气源产生的压缩空气至所述试验试样9。其中，冷却系统还包含一质量流量计(图未示)，质量流量计安装于冷却气路31中，用以控制冷却试验试样9时的冷却气流量。
[0088]在本实施例中，该热障涂层热冲击寿命评价试验装置还包含测温系统，连接于控制系统，用以实时监测试验试样9的试验温度，测温系统包含:一热电偶61、一红外测温仪62及温度数据采集处理系统63 (图未示)。热电偶61固定于试验试样9上；红外测温仪62设置于加热系统的一侧，用于测量所述试验试样的热障涂层的表面温度；温度数据采集处理系统63 (图未示)，连接热电偶61和红外侧温仪62并将采集处理后的温度数据传送至所述控制系统。
[0089]该热障涂层热冲击寿命评价试验装置还包含试样装卡机构5，用以固定试验试样9，其中试样装卡机构5采用枷板式装卡结构为较佳实施方式。
[0090]在本实施例中，本发明的热障涂层热冲击寿命评价试验装置的试验试样9的热障涂层分别采用了大气等离子及超音速等离子的方式进行喷涂，但本发明并不以此为限，在其他实施例中热障涂层还可采用其他方式进行喷涂。
[0091]其中，该热障涂层热冲击寿命评价试验装置还包含机箱10，用以放置试样装卡机构5、加热系统、红外测温仪16以及冷却气路31为较佳实施方式，这样既可以保证试验时的安全性问题，还增加了本装置的美观性，但本发明并不以此为限。
[0092]再请参阅图1，该热障涂层热冲击寿命评价试验装置还包含一个支架15，其上放置试样装卡机构5及加热系统，用以实现试样装卡机构5及加热系统在同一水平面，进而保证加热时燃气加热枪11能更好对准试验试样9，但本发明并不以此为限。
[0093]再请参阅图2，说明CMAS液料输送系统的工作过程，启动脉冲频率可调式电磁隔膜栗213，CMAS悬浮液专用储存容器22中的CMAS悬浮液222从脉冲频率可调式电磁隔膜栗213的进液口流入并从脉冲频率可调式电磁隔膜栗213的出液口流出；脉冲频率可调式电磁隔膜栗213作的间歇性造成管路中压力和流量的相应脉动，为克服脉动，在管路中特别安装有气室脉动阻尼器212，通过合理调整气室压力可以克服绝大部分的液体压力脉动以及流量脉动。CMAS悬浮液222通过供液料阀门215均匀送入二流雾化喷头211，从二流雾化喷头211的中心单孔液体喷嘴出。雾化气体为压缩空气，气源(图未示)提供的雾化气体通过调压阀214送到二流雾化喷头211，从二流雾化喷头211的环形雾化气体喷嘴喷出。两股射流在剪切力和自身动能作用下形成雾化射流。
[0094]下面结合图1及图2说明热障涂层热冲击寿命评价试验装置工作过程，进行高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下热障涂层热冲击寿命试验时，首先进行CMAS液料输送装置准备工作:安装二流雾化喷头211与燃气加热枪11，然后开启CMAS液料输送系统，设置CMAS液料输送装置工作参数，确定CMAS悬浮液222输送流量及压缩空气压力，并在CMAS悬浮液专用储存容器22中注入CMAS悬浮液222，通过电动搅拌器221保证试验过程中CMAS悬浮液222 —直处于均匀搅拌状态。
[0095]开始试验时，将试验试样9背面焊好热电偶61后安装在试样装卡机构5上，然后启动自动点火机构13自动点火，并通过PLC程序控制一电机(图未示)驱动链轮121转动，进而带动链条122，从而控制移动支架12将加热枪11移动到试验试样9前方，按照试验要求的加热速度、加热温度加热试样，当正面温度达到设定值后进入保温阶段，此时将CMAS悬浮液222通过二流雾化喷头211以喷雾形态注入焰流；保温过程中可根据试验要求对试验试样9进行背冷控温，保证试验试样9的涂层正面及基体背面一定的梯度温度；达到保温时间后，加热自动停止，同时CMAS悬浮液222喷覆完毕，将氧丙烷燃气加热枪11及二流雾化喷头211快速移开，同时开启试样冷却气路31对试验试样9进行压缩空气快速冷却，直到将试验试样9冷却到试验要求的温度，关断冷却气路31，再由PLC控制加热系统重新自动点火，重新开始下一个工作循环，如此往复循环直到涂层表面出现开裂剥离，直至涂层剥落(一般设定剥落面积达20%为失效)，试验终止。
[0096]试验结束后，卸下二流雾化喷头211，将容器中的剩余CMAS悬浮液222清洗，并接入一定量纯净水。开启CMAS液料输送系统清洗功能，将管路中剩余CMAS悬浮液222排出，重复清洗多次，直至二流雾化喷头211喷出的液体形成较为清澈的水为止。
[0097]试验装置控制系统整体基于PLC实现，通过控制程序，实现整个工艺试验流程的自动控制。
[0098]以下示例用以说明不同的试验试样制备工艺、不同的试验参数下试验试样的试验情况。
[0099]应用示例1:
[0100]试样热障涂层采用大气等离子喷涂，涂层厚度250 μπι。试样正面加热至1200°C，背面冷却温度保持在900°C，保温5min。CMAS耦合试验时，液料输送流量为10LPM，压缩空气压力为0.04MPa，CMAS悬浮液浓度为0.1 %。经过107次耦合试验后，试样表面有明显的CMAS物质沉积，同时试样表面有明显的涂层剥落，剥落面积达到表面涂层的20%，并且露出部分粘结层。
[0101]应用示例2:
[0102]试样热障涂层采用超音速等离子喷涂，涂层厚度250 μπι。试样正面加热至12000C，背面冷却温度保持在900°C，保温5min。CMAS耦合试验时，液料输送流量为10LPM，压缩空气压力为0.04MPa，CMAS悬浮液浓度为I %。经过20次耦合循环后，试样表面有较为明显的CMAS沉积物，但未造成涂层失效，经过31次耦合试验后，中心区域涂层有明显CMAS沉积，且发生部分涂层剥落，涂层失效。
[0103]应用示例3:
[0104]试样热障涂层超音速等离子喷涂，涂层厚度250 μπι。试样正面加热至1200°C，背面冷却温度保持在900°C，保温5min。CMAS耦合试验时，液料输送流量为10LPM，压缩空气压力为0.04MPa，CMAS悬浮液浓度为I %。经过20次耦合循环后，试样表面有少量的CMAS沉积物，经过60次试验后，试样中心区域涂层有明显CMAS沉积，82次试验后，中心区域涂层明显剥落，且有CMAS物质再次沉积在剥落区域。
[0105]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，包含: 一加热系统，用以提供一燃烧火焰射流，实现对试验试样加热高温环境进行模拟，并通过对所述试验试样的热障涂层的温度闭环反馈控制实现一定温度梯度下的循环加热； 一 CMAS液料输送系统，用于在所述加热系统进行加热的同时输送一 CMAS悬浮液，所述CMAS悬浮液经空气射流雾化后以设定的角度和速率向燃烧火焰注入，以模拟CMAS的真实存在状态； 一冷却系统，用以在所述加热系统加热结束后，通过一冷却气路对所述试验试样进行冷却； 一控制系统，连接并控制所述加热系统、所述CMAS液料输送系统及所述冷却系统，实现高温、梯度温度、CMAS耦合环境条件下的热障涂层服役环境的模拟并对整个工艺试验流程进行自动控制。2.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，还包含一测温系统，用以实时监测所述试验试样的试验温度。3.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，还包含一试样装卡机构，用以固定所述试验试样。4.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述加热系统还包含: 一燃气加热枪； 一移动支架，其上安装所述燃气加热枪，并通过一电机驱动以带动所述燃气加热枪移动； 一自动点火机构，用于对所述燃气加热枪喷射的燃气流执行自动点火功能。5.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述CMAS液料输送系统还包含: 一 CMAS液料输送装置，更包含: 一雾化喷头，设置于所述加热系统的移动支架上，所述雾化喷头的后部具有一气体接口及一液体接口，所述气体接口通过一气管连接于一气源； 一消脉冲阻尼器，通过一柔性管连接于所述液体接口 ； 一定量输送栗，其上设置有一进液口及一出液口，所述出液口通过一柔性管连接于所述消脉冲阻尼器； 一 CMAS悬浮液专用储存容器，用以放置所述CMAS悬浮液，所述CMAS悬浮液专用储存容器通过一柔性管连接于所述进液口，所述定量输送栗输送所述CMAS悬浮液至所述雾化嗔头。6.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述冷却系统还包含: 一气源，用以提供一压缩空气；以及 一冷却气路，用以输送所述气源产生的压缩空气至所述试验试样。7.如权利要求2所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述测温系统还包含: 一热电偶，固定于所述试验试样上，测量所述试验试样的基体温度； 一红外测温仪，用于测量所述试验试样的热障涂层的表面温度；以及 一温度数据采集处理系统，连接所述热电偶和所述红外侧温仪并将采集处理后的温度数据传送至所述控制系统。8.如权利要求4所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述加热系统还包含一火焰探测器，所述火焰探测器的设置高度与所述燃气加热枪的一喷嘴中心平齐，以探测火焰点燃情况。9.如权利要求4所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述加热系统还可包含一质量流量计，设置于所述燃气加热枪的一气体管路中，用以控制所述燃气火焰射流的流量。10.如权利要求4所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述加热系统采用氧丙烷火焰作为热源。11.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述定量输送栗为一脉冲频率可调式电磁隔膜栗。12.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述消脉冲阻尼器为一气室脉动阻尼器。13.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述CMAS液料输送装置还包含一供液料阀门，所述供液料阀门安装于所述液体接口及所述消脉冲阻尼器之间的所述柔性管上且靠近所述雾化喷头的位置。14.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述雾化喷头为一含有一中心单孔液体喷嘴和一环形雾化气体喷嘴的二流雾化喷头。15.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述CMAS悬浮液由CMAS纳米粉末、少量分散剂、水或其他液体混合勾兑而成。16.如权利要求5所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述CMAS悬浮液专用储存容器中还包含一电动搅拌器，所述电动搅拌器设置于所述CMAS悬浮液中，通过接受一电驱动信号对所述CMAS悬浮液进行搅拌。17.如权利要求6所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述冷却系统包含一质量流量计，设置于所述冷却气路中，用以控制所述试验试样的冷却气流量。18.如权利要求1所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，所述试样装卡机构采用枷板式装卡结构。19.如权利要求7所述的热障涂层热冲击寿命评价试验装置，其特征在于，还包含一机箱，所述试样装卡机构、所述加热系统、所述红外测温仪以及所述冷却气路设置于所述机箱内。
【文档编号】G01N3/60GK105865961SQ201510033169
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月22日
【发明人】汪瑞军, 张天剑, 刘毅, 何箐, 吴鹏
【申请人】中国农业机械化科学研究院, 北京金轮坤天特种机械有限公司