本发明属于可炭化材料的炭化层制备领域,尤其涉及一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置。
背景技术:
1、炭化层是可炭化材料在一定温度下热解形成的疏松多孔固相材料。在热防护领域,可炭化绝热材料在受到高温后吸收热量热解并炭化形成炭化层,炭化层的各项性能关系到绝热材料的热防护性能,因此为了研究可炭化材料热解、炭化过程的影响因素、分析并测试炭化层各项性能,需要获得大批量、形状可控的炭化层试样。
2、以往的炭化层制备方法包括发动机实验烧蚀、氧乙炔烧蚀(gjb/j 5228-2003)、高温炉高温加压炭化,这些方法制备的炭化层数量有限,成本较高,且孔隙率不均匀、易分层、形状不规则、所需加热设备体积大,并且炭化过程的气氛环境和升温速率难以调节。可见常规方法获得的炭化层难以满足各种实验和性能测试的需求,并且无法探究不同条件(气氛环境、升温速率、温度)对炭化层形成的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,以解决现有制备装置制备的炭化层数量有限,成本较高,且孔隙率不均匀、易分层、形状不规则、所需加热设备体积大,并且炭化过程的气氛环境和升温速率难以调节的问题。
2、本发明采用以下技术方案:一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,包括:
3、第一受热板,为条状,其外壁面的横截面为弧形、且开口向下;
4、第二受热板,为条状,其外壁面的横截面为弧形、且开口向上,并与第一受热板对称设置,第二受热板用于与第一受热板相互配合形成条状容纳腔体;
5、多个分隔片,均匀分布在条状容纳腔体内、且将条状容纳腔体分割为多个炭化腔;各分隔片的走向与条状容纳腔体的中线相垂直;各炭化腔用于放置可炭化绝热材料,进而在第一受热板和第二受热板的传热下,将可炭化绝热材料进行炭化并得到预定形状的绝热材料炭化层试样。
6、进一步地,第一受热板和第二受热板的内壁横切面均为弧形、且预定形状为柱状体。
7、进一步地,第一受热板和第二受热板的内壁横切面均为长方形、且预定形状为正方体。
8、进一步地,第一受热板和第二受热板的内壁横切面均为正方形、且预定形状为长方体。
9、进一步地,还包括:
10、第一端盖,其侧壁抵在第一受热板和第二受热板相互配合后的一侧,并对条状容纳腔体的一端进行封闭;
11、第二端盖,其侧壁抵在第一受热板和第二受热板相互配合后的另一侧,并对条状容纳腔体的另一端进行封闭;进而与第一受热板、第二受热板、第一端盖相互配合形成一个封闭的条状容纳腔体。
12、进一步地,第一受热板和第二受热板侧壁上沿其走向贯穿开设有中间固定孔,第一端盖和第二端盖上均贯穿开设有端盖固定孔;
13、还包括:
14、第一固定螺杆,用于依次穿过第一端盖的端盖固定孔、第一受热板的中间固定孔和第二端盖的端盖固定孔将第一受热板、第一端盖和第二端盖固定在一起;
15、第二固定螺杆,用于依次穿过第一端盖的端盖固定孔、第二受热板的中间固定孔和第二端盖的端盖固定孔将第二受热板、第一端盖和第二端盖固定在一起。
16、进一步地,其使用方法为:
17、在组装好的第一受热板、第二受热板、第一端盖、第二端盖内两个相邻的分隔片之间放置可炭化绝热材料,并将整个结构置于管式炉的加热管内;
18、调节管式炉的气氛为氩气,650℃并保温15min,升温速率为10℃/min,进而对可炭化绝热材料进行炭化并得到预定形状的绝热材料炭化层试样。
19、本发明的有益效果是:
20、本发明使用管式炉来调节可炭化绝热材料热解炭化过程中的气氛环境、温度和升温速率,使得可炭化绝热材料在炭化过程的气氛环境和升温速率稳定可控;
21、本发明可一次性制备多个炭化层,所得炭化层孔形状均匀、不分层,且易于取件,可以满足针对炭化层的各类测试和研究的需求。
1.一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,所述第一受热板(10)和第二受热板(11)的内壁横切面均为弧形、且所述预定形状为柱状体。
3.根据权利要求1所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,所述第一受热板(10)和第二受热板(11)的内壁横切面均为长方形、且所述预定形状为正方体。
4.根据权利要求1所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,所述第一受热板(10)和第二受热板(11)的内壁横切面均为正方形、且所述预定形状为长方体。
5.根据权利要求1所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,还包括:
6.根据权利要求5所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,所述第一受热板(10)和第二受热板(11)侧壁上沿其走向贯穿开设有中间固定孔,所述第一端盖(13)和第二端盖(14)上均贯穿开设有端盖固定孔;
7.根据权利要求6所述的一种可批量制备火箭发动机绝热材料炭化层试样的装置,其使用方法为: