[发明专利]一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置

权利要求书

1.一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，该试验装置包括试验测试平台、腐蚀气体加载系统、控制系统、无损检测系统、实验控制台。

所述试验测试平台包括加热喷枪(1)、试样夹持装置(2)、石英室(3)、腐蚀反应密封室(4)、抽流排风机(19)；

腐蚀气体加载系统包括腐蚀气体罐(5)、腐蚀气体混合室(6)、腐蚀通道(7)和腐蚀气体处理室(8)；

控制系统包括各腐蚀气罐压力及流量计(9)，腐蚀室压力控制器(10)；热电偶(11)；燃气压力控制器(12)；

无损检测系统包括复阻抗谱测量系统(13)与声发射检测系统(14)；

实验控制台包括计算机(21)、操作台(22)、开关(23)、指示灯(24)、显示器(25)。

所述加热喷枪(1)的燃气压力由燃气压力控制器控制(12)，加热喷枪(1)对腐蚀反应密封室(4)进行加热；加热喷枪(1)内有环形冷却通道，冷却液可在喷枪冷却通道和冷却箱之间循环流动，对加热喷枪(1)进行冷却；腐蚀反应密封室(4)外面的石英室(3)有保温作用，腐蚀反应密封室(4)内温度从室温到1000 °C可调，由温度控制系统控制，在腐蚀反应密封室(4)室壁上开有腐蚀通孔和检测设备连接孔，可使热电偶、声发射波导杆和复阻抗谱测量电极与试样相连，同时上方有腐蚀气体出口，用导管与腐蚀气体处理室(8)连接，导管上有腐蚀室压力控制器(10)可控制腐蚀室内的压力，腐蚀反应密封室(4)上的孔和出口有隔热密封塞；试样夹持装置为圆盘形状，安装在腐蚀反应密封室(4)内，上面可同时安装多个不同形状的样品；多个热电偶(11)布置在实验样品的各个位置采集实验时样品的温度，输入到计算机中，计算机根据采集到的温度来调节燃气的压力，对温度进行控制；无损检测模块的复阻抗谱测量系统与声发射检测系统放置在测试平台的下方，能定期检测试样腐蚀时涂层阻抗的变化与损伤声发射信号，获取高温腐蚀热障涂层内部结构变化、TGO生长动态信息，并实现原位检测热障涂层高温腐蚀裂纹的萌生、扩展以及裂纹定位。

2.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述加热喷枪所用燃气为丙烷(15)和氧气(16)，燃气压力由燃气控制器控制，以调节火焰温度对腐蚀反应室进行加热；喷枪内有环形冷却通道，冷却液可在喷枪冷却通道和冷却箱之间循环流动，对喷枪进行冷却。

3.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述试样夹持装置为圆盘形状，上面可同时安装包括平板状、圆筒状，圆盘状和实际涡轮叶片形状四种不同形状的样品。

4.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述腐蚀反应密封室由加热喷枪进行加热，同时外面石英室有保温作用，反应室内温度从室温到1000 °C可调，由温度控制系统控制；在反应室室壁上开有腐蚀通孔和检测设备连接孔，可使热电偶、声发射波导杆和复阻抗谱测量电极与试样相连；同时反应室上方有腐蚀气体出口，用导管(17)与腐蚀气体处理室连接，导管上有压力器可控制腐蚀室内的压力、反应室上的孔和出口都安有隔热密封塞(20)。

5.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述抽流排风机安装在装置的顶端，可以将实验时石英室中的废气排出装置。

6.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述腐蚀气体混合室在实验时，腐蚀气体由各腐蚀气罐充入其中，通过各腐蚀气罐压力及流量计可控制腐蚀气体的种类和浓度；混合室通过腐蚀通道和腐蚀输入控制器(18)与反应室相连。

7.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括热电偶和燃气压力控制器，热电偶采集实验时样品的温度，输入到计算机中，计算机根据采集到的温度来调节燃气的压力，对温度进行控制。

8.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述腐蚀失效的复阻抗谱测量系统与声发射检测系统放置在测试平台的下方，能定期检测试样腐蚀时涂层阻抗的变化与损伤声发射信号，获取高温腐蚀热障涂层内部结构变化、TGO生长动态等信息，并实时检测热障涂层高温腐蚀裂纹的萌生、扩展情况。

9.根据权利要求1所述的一种用于模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，所述实验控制台包括控制模块与显示模块；控制模块即控制试验测试平台上所有的开关(23)、压力计、流量计、点火器、实验参数采集与调节以及实时检测系统上所有测量软件的控制与实验数据的采集；显示模块包括显示试验测试平台上所有的实验参数，实时检测系统上所有的实验数据和图形以及各指示灯(24)。