[发明专利]一种高温热场与复杂气氛环境的静态耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温热场与复杂气氛环境的静态耦合装置。

背景技术

热结构材料和高温抗氧化、抗腐蚀涂层通常应用于航空发动机、能源、重化工等战略型工业领域，其技术水平的高低对于保障国民经济的健康发展乃至国家安全都具有重要意义。热结构材料和高温抗氧化、抗腐蚀涂层的实际服役工况除了高温之外，通常还有各类腐蚀性气体成分的存在。高温和复杂腐蚀性气氛的耦合使得这类材料的腐蚀、失效机制十分复杂，探明其中的规律以指导相关的材料研发往往成为这类材料开发过程中的一个难点。

此外，当完成上述材料的研发工作后，为了保障最终产品质量的稳定可靠，有必要对其进行性能测试。出于技术可行性、安全以及成本等多方面因素的考虑，比较可靠的方法是先在模拟实际工况的环境中对材料进行充分、全面的检测之后再进行实际装车考核。

综上所述，一种能够模拟热结构材料和高温抗氧化、抗腐蚀涂层实际工况的环境模拟设备在这类材料的研发过程中具有不可或缺的作用。但是，当前国内的高温复杂气氛环境模拟设备尚属空白，现有设备通常以单一的高温炉为主，所用气体成分单一，无法提供多组分且成分可控的氧化和腐蚀性气氛环境。现有的该类设备普遍存在着所模拟的环境与实际工况差别大，所获取的测试数据可信度低的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种结构简单可靠，使用、维护方便，气氛模拟能力强，使用温度高且能即时在线测量和记录数据，能够精确、逼真的模拟诸如航空发动机燃气环境、化工热交换器等高温和氧化、腐蚀性气氛共存实际工况的高温热场与复杂气氛环境的静态耦合装置，用于模拟热结构材料和高温抗氧化、抗腐蚀涂层的实际服役环境。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高温热场与复杂气氛环境的静态耦合装置，包括高温气氛炉、气路控制装置和废气排除装置，所述高温气氛炉包括加热室，所述加热室底部设有进气口，顶部设有出气口，所述加热室的进气口通过管路与气路控制装置的出气口连接，所述加热室的出气口通过管路与废气排除装置连接，所述高温气氛炉外侧设有重量测量装置，所述重量测量装置的测量端设置在所述加热室内并且所述测量端上设有试样固定装置，所述气路控制装置包括气体混合器和气体质量流量控制器，所述气路控制装置通过独立的管道与不同气体储存高压气瓶连接，每个所述管道上均安装有气体质量流量控制器，所述管道的出口通过汇总管路与所述气体混合器的进口连接，所述气体混合器的出气口通过管路与加热室的进气口连接。

所述加热室上设有抽真空口，所述抽真空口通过管道与真空泵连接。

所述加热室内设有刚玉护板将加热室内硅钼棒与进气口和出气口密封隔离。

所述重量测量装置包括用于实时测量试件重量的数据记录分析天平和计算机，所述数据记录分析天平通过气密罩密封在加热室的出气口外侧，所述数据记录分析天平的测量端上设有铂铑合金悬丝，所述铂铑合金悬丝从所述出气口进入加热室内与试件连接，所述数据记录分析天平与计算机连接，所述计算机记录储存数据记录分析天平的实时数据。

所述废气排除装置包括底座和排气管道，所述排气管道安装在底座上，所述排气管道的中部安装有管道式风机，所述排气管道的后段内部通过两个由散热孔板隔离构成排水段，所述排气管道的排水段内散热孔板之间设有多个折流板，所述排气管道在排水段的底部安装有排水阀。

所述气体储存高压气瓶包括N₂，O₂，CO，CO₂，SO₂和SO₃六种气体的高压气瓶，与所述N₂气体的高压气瓶连接的管路上通过一个三通阀与加湿管路连接，所述加湿管路的另一端与气体混合器的进口连接，所述加湿管路上设有水蒸气发生器。

所述加湿管路外缠绕电伴热带，所述电伴热带外部通过热敏胶带和泡沫橡胶管固定。

所述加热室的进气口管采用带封帽的刚玉套管，所述封帽的外部安装有多孔氧化铝板。

所述气体混合器为管式气体混合器。