[实用新型]一种热障涂层热循环寿命测试系统

说明书

本实用新型公开了一种热障涂层热循环寿命测试系统，包括试样台、喷火系统及冷却系统，其中，试验台安装测试样品，燃气储罐、氧气储罐、燃气‑氧气喷嘴、燃烧器以及热气喷嘴组成喷火系统，压缩空气储罐、换热器和冷却气喷嘴等组成冷却系统。本实用新型通过调节燃气与氧气的压力和流量、热气喷嘴的角度，控制燃烧焰流速度与温度，并通过调节燃烧器与透平叶片内部通道的冷却空气流量及温度，最大程度模拟燃气轮机在启动、运行以及停机状态下透平叶片的实际工作环境，简便而有效的测试实际透平叶片热障涂层的热循环寿命。此外，该平台还可有效测试热障涂层的隔热性能以及进行其它试验样品的热循环寿命测试。

技术领域

本实用新型属于表面工程技术领域，特别是涉及一种热障涂层热循环寿命测试系统。

背景技术

热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)材料是现代高性能航空发动机、地面燃气轮机、船舶等高温金属部件的关键热防护材料，是现代地面燃气轮机的关键技术之一。

热障涂层通常用于燃气轮机的热端部件，如透平动叶和透平静叶。对于透平叶片，在正式装机前都需要进行热循环寿命测试，以确保燃气轮机的寿命。检测热障涂层性能、检验热障涂层在正式装机使用前的可靠性，以及进一步研发可作为热障涂层的新材料等，都要求发展切实可行的涂层寿命测试设备。

对于热障涂层寿命测试而言，目前通常采用的方法有两种：一种是将制备好的试样放入预先设定好温度的炉内进行等温氧化；一种是将制备好的试样放入预先设定好温度的炉内保温一定时间后取出，在炉外用压缩空气冷却或水淬，再放入炉内，重复上述步骤。以上两种方法在某种程度上能够反映涂层的抗氧化或抗热循环能力，但存在一定问题，如：由于涂层和基体合金处于相同的温度条件，无法反映涂层的隔热效果及其对基体的保护作用；再者，若选择涂层工作温度范围内进行实验，则超出了基体所能承受的使用温度极限，若选择适合于基体合金的温度，则对涂层的性能检测失去意义，因而很难合理有效地评价热障涂层体系的性能。此外，上述两种方法无法模拟高温气流对涂层的冲刷作用。

实用新型内容

针对现有热障涂层寿命测试方法及设备存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种热障涂层热循环寿命测试系统。该系统的特点是可最大程度模拟燃气轮机在启动、运行以及停机状态下透平叶片的实际工作环境，简便而有效的测试实际透平叶片热障涂层的热循环寿命。此外，该平台还可有效测试热障涂层的隔热性能以及进行试验样品的热循环寿命测试。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种热障涂层热循环寿命测试系统，包括试验台、气动气缸、喷火系统及冷却系统；其中，

试验台用于安装测试样品，并与气动气缸连接；

喷火系统包括燃气储罐、氧气储罐以及依次连接的燃气-氧气喷嘴、燃烧器以及热气喷嘴，燃气-氧气喷嘴具有两个喷气口，并分别与燃气储罐和氧气储罐相连接；

冷却系统包括压缩空气储罐、换热器和冷却气喷嘴，压缩空气储罐的出口与换热器的入口连通，换热器的出口分为两路，一路与试验台的底部连通，另一路与冷却气喷嘴连通；

热气喷嘴与冷却气喷嘴固定在与气动气缸和试验台均连接的连杆上，使得气动气缸驱动试验台左右移动的同时，热气喷嘴与冷却气喷嘴通过连杆实现同步移动。

本实用新型进一步的改进在于，热气喷嘴采用陶瓷材料制成。

本实用新型进一步的改进在于，换热器的出口还分为第三路，其与燃烧器连通，实现对燃烧器进行空气冷却。

本实用新型进一步的改进在于，冷却气喷嘴有两个，分布于热气喷嘴两边。