[发明专利]一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置

权利要求书

1.一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，该装置包括试验测试台以及分别与该试验测试台连接的高温冲蚀系统、实时检测系统、冷却系统、试验控制系统；

所述试验测试台包括模拟热障涂层涡轮叶片的试样夹持装置(101-104)、挡板(105)、实验操作平台(107)；

高温冲蚀系统包括高温燃气喷枪(201，204，205，207，208)、冲蚀颗粒加料系统(202，203，206)；

实时检测系统包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、温度测试采集系统(330)、高速CCD摄像系统(340)；

冷却系统包括热障涂层样品的气冷(401，403，405)与整个模拟装置的水冷循环系统(402，404)；

试验控制系统为实验与实时检测系统的控制与显示模块(5)；

在试验测试平台(1)上中间位置安装一个竖直的固定轴(101)，固定轴与水平方向的支撑轴(102)连接；用于夹持试样(6)的试样夹具圆盘(103)及夹具固定装置(104)固定在支撑轴(102)的前方；支撑抽上制作有角刻度，试样圆盘能围绕轴心转动；将样本所在的装置区域用打孔的石英玻璃做成的挡板(105)围起来；挡板(105)在下面即是实验操作平台(107)；挡板(105)的左侧设置喷枪固定装置(111)，喷枪固定装置(111)下是水平移动导轨(110)；移动导轨(110)由内定位板(108)和外定位板(109)支撑的；在挡板(106)上开小孔让声发射装置(320)的波导杆伸入挡板(105)；在夹具(103)的一侧设置一个或多个热电偶固定装置(113)；在挡板(105)外设置CCD摄像装置(115)和红外测温摄像头(114)；在实验操作平台(107)的下方设置实时检测系统，包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、温度测试采集系统(330)；挡板(105)正上方装有颗粒回收系统(106)。

2.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述试验测试台(1)模拟热障涂层涡轮叶片在飞机服役时的状态，试验测试台(1)上有挡板(105)，防止冲蚀颗粒的在气流带动下飞出；所述试验测试台上方装有颗粒回收系统(107)，能及时处理掉试样测试台上的粉尘和冲蚀颗粒；下方则有实时检测装置的放置区，并在挡板(105)上开有小孔连接各种实时检测系统的测试电极、传感器。

3.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述高温冲蚀系统包括1个高温火焰喷枪(201)，加热范围为室温到1700 °C，用喷枪固定装置(111)固定，由伺服电机控制喷枪移动；所述喷枪固定装置(111)内通过设置冷却通道通有冷却循环水；喷枪内部设有颗粒管道与燃气通道，分别与冲蚀颗粒输入系统(202)和气体储存装置(204、205)连接，冲蚀颗粒的速度为0-250 m/s，冲蚀颗粒的直径10-500 μm。

4.根据权利要求1所述的一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置，其特征在于，所述实时检测系统(3)包括非接触式三维变形测试系统(310)、声发射无损检测系统(320)、温度测试采集系统(330)、高速CCD摄像系统(340)；

1) 所述非接触式三维变形测试系统(310)为ARAMIS非接触式三维变形在线测量系统，整个系统集成在装置实验操作平台(107)下方的实时检测装置放置区(3)，其CCD摄像头放置在挡板(106)的外侧；

2) 所述声发射无损检测系统(320)为灵敏度在10^-8 cm 量级的PCI-2型声发射无损检测系统，整个系统集成在装置实验操作平台(107)下方的实时检测装置放置区(3)，其传感器、波导杆装置通过挡板的小孔与试样(6)相连；

3) 所述温度测试采集系统(330)包括热电偶(112)、温度采集软件、红外测温仪(114)；

4) 所述热电偶(112)采用B型1600 °C的铂铑热电偶，实验时测定试样(6)的表面、内通道、冷却气体出口六点温度，实现隔热效果及指定位置的温度测试；

5) 所述高速CCD摄像系统(340)为AVT Manta G-504高速摄像系统，整个系统集成在装置实验操作平台(107)下方的实时检测装置放置区(3)，其CCD摄像头放置在挡板(106)的外侧。