一种激光引燃测试合金阻燃性能的方法

本发明涉及发动机材料阻燃性能及高温应用，特别涉及一种激光引燃测试合金阻燃性能的方法。

背景技术：

1、以tial合金为代表的高温结构材料已被广泛应用于航空、航天和汽车工业等领域，但其应用受到其阻燃性能不明确、阻燃机理尚不清楚等因素的限制。为了解决这些问题，需要开发一种新的方法来全方位测试高温结构材料合金的阻燃性能，包括燃烧阈值及抗持续燃烧的性能，弥补高温结构材料合金在高温服役条件下发生燃烧时的微观机制探索。

2、当下较为流行的合金阻燃测试方法主要有摩擦氧浓度法、富氧燃烧法、直流电引燃法以及碰撞摩擦法等方法，在当下的研究合金阻燃性能的众多方法中，由于设备的成本的高昂以及操作过程的繁琐，难以方便快捷地表征两种或多种合金阻燃性能的优劣，另外测试过程中高浓度氧气、高温高压等情况也增加了安全隐患，合金阻燃性能的研究也因此受限。

3、目前研究合金阻燃性能的方法中，作为比较成熟的摩擦氧浓度法以及碰撞摩擦法都是从探索燃烧阈值的角度去寻找燃烧的起始条件，但合金阻燃性能是很宽泛的一个概念，除了燃烧的阈值高低，抗持续燃烧能力也是阻燃性能的评判标准之一，而激光燃烧法正好能代表持续高能输入导致的合金燃烧。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在空气中常温常压下用激光引燃合金的合金阻燃性能测试方法，结合了激光熔覆设备可持续稳定地输出高能光束地特点，并对合金的尺寸规格进行界定以至于能充分直观的体现出合金阻燃性能强弱的对比，在此基础上找到了测试合金阻燃性能的参数区间，从抗持续燃烧的角度对合金的阻燃性能提出了一种全新的、简单快捷的，模拟常温常压状态下合金燃烧的测试方法。

2、一种激光引燃测试合金阻燃性能的方法，包括：

3、步骤s1、接通气路、固定试样，并调节好激光熔覆设备；

4、步骤s2、将激光光斑对准试样上表面轴心，并调节激光功率与照射时间；

5、步骤s3、打开原位摄像机并调节与试样距离，然后启动激光熔覆设备进行激光照射；

6、步骤s4、待激光照射结束、试样冷却后取下试样，并对试样进行记录。

7、可选的，步骤s1中气路中气体为氩气。氩气为保护气体，燃烧进行前应检查保护气氩气的畅通情况。

8、可选的，试样选自钛铝合金、高温合金、镁合金、钛合金中的至少一种。

9、可选的，试样为圆柱状，上下表面及侧面光滑，高度35～40mm，底面直径2.0～3.0mm；圆柱上表面距离激光熔覆设备的发射枪20～25mm。合金试样表面采用7000目砂纸打磨光亮，避免表面杂质及氧化物的干扰；激光光斑直径不超过圆柱上底面的直径。

10、可选的，激光光斑直径2.0～3.0mm；激光功率600～4000w，激光照射时间0.5s～3.0s。激光熔覆设备输出激光应稳定持续，二氧化硅聚光片应保持光洁，避免燃烧生成的烟气影响聚光效果。

11、可选的，对试样进行记录后，还将燃烧后试样进行纵截面线切割，取顶部燃烧端位置纵截面进行砂纸打磨至1500目，采用5∶35∶60比例的hclo4：c4h10o：ch3oh的电解抛光溶液对试样进行电解抛光，记录燃烧端情况。采用原位相机观察法对整个燃烧过程以及撤去光源后的熔融状态进行记录，原位摄像机距离合金试样不短于1.5m。燃烧过程中应设置支撑合金试样的工具，以免燃烧过程中发生重心偏移使合金试样倾斜。

12、可选的，所述方法在研究合金抗持续燃烧行为方法中的应用。

13、本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

14、本发明的方法可方便快捷地表征多种合金的阻燃性能，可通过调控试样尺寸规格和设备参数以及辅助性的实验条件，简单有效地对合金的燃烧特性和阻燃性能做出系统的评判，并能得到相同条件下不同合金阻燃性能的优劣，以及单个合金在不同条件下对燃烧的响应特点，能够有效模拟航空发动机叶片长期服役过程中受到持续高能辐射导致的燃烧。相比于当下热门的几种合金阻燃性能测试方法，该方法更简单便捷，设备更易得，操作过程更直接，安全隐患较小，且更能直观的表征合金的阻燃性能，弥补了探究合金抗持续燃烧行为方法的空缺。

技术特征：

1.一种激光引燃测试合金阻燃性能的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中气路中气体为氩气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，试样选自钛铝合金、高温合金、镁合金、钛合金中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，试样为圆柱状，上下表面及侧面光滑，高度35～40mm，底面直径2.0～3.0mm；圆柱上表面距离激光熔覆设备的发射枪20～25mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光光斑直径2.0～3.0mm；激光功率600～4000w，激光照射时间0.5s～3.0s。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对试样进行记录后，还将燃烧后试样进行纵截面线切割，取顶部燃烧端位置纵截面进行砂纸打磨至1500目，采用5∶35∶60比例的hclo4∶c4h10o∶ch3oh的电解抛光溶液对试样进行电解抛光，记录燃烧端情况。

7.权利要求1-6任一项所述方法在研究合金抗持续燃烧行为方法中的应用。

技术总结
本发明提供一种激光引燃测试合金阻燃性能的方法，包括：步骤S1、接通气路、固定试样，并调节好激光熔覆设备；步骤S2、将激光光斑对准试样上表面轴心，并调节激光功率与照射时间；步骤S3、打开原位摄像机并调节与试样距离，然后启动激光熔覆设备进行激光照射；步骤S4、待激光照射结束、试样冷却后取下试样，并对试样进行记录。本发明方法简便，操作直接，安全隐患较小，能直观的表征合金的阻燃性能。

技术研发人员：林均品,朱世超,梁永锋,刘金虎
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17