[发明专利]一种高温高压气体冲刷实验装置

说明书

本发明公开了一种高温高压气体冲刷实验装置，包括高温高压气体生成装置，用于产生稳定持续的高温高压气流，产生的高温高压气流引入两端敞口的敞口通道内并对设置在敞口通道内的试样进行冲刷，且敞口通道内的试样能够进行轴向运动和旋转运动；在敞口通道内布置有用于检测实验参数的检测点，检测点外接检测设备。本发明高温高压气体冲刷实验装置的结构简单，成本低，且能够快速高效评价材料抗高温冲刷性能，特别是开展高温高压气体冲刷实验的设施成本大幅低于现有多种试验综合评价或地面模拟实验评价设施成本。

技术领域

本发明属于材料冲刷试验技术领域，具体涉及一种高温高压气体冲刷实验装置。本发明所述高温高压气体是指温度不低于100℃、压力不小于0.5MPa的气体。

背景技术

高温高压气流冲刷材料表面时，会对材料表面产生摩擦、氧化和腐蚀等作用，导致材料表面损伤，进而导致零件失效。高温冲刷是一个很复杂的过程，影响因素很多，主要受三个方面因素影响：材料性质与状态、冲刷气流的性质与状态以及材料与气流之间的反应；材料性质与状态包括化学成分、组织结构、机械性能、硬度、表面粗糙度、耐蚀性能等；冲刷气流的性质与状态包括气流的成分、温度、压力、速度以及微粒等。

近年来，航空发动机向高性能、高可靠性、高安全性、低污染、低成本以及轻量化方向快速发展，材料研发和试验测试是航空发动机技术突破的关键。航空发动机叶片的抗冲刷性能是衡量叶片使役性能的重要指标。另外，各国都在致力于提高超临界以及超超临界蒸汽轮机的蒸汽温度和压力，从而提高蒸汽轮机的效率，轮机叶片的冲刷、腐蚀时效问题也是其面临的关键问题。无论是航空发动机叶片还是蒸汽轮机叶片的服役环境都非常复杂。因此，迫切需要一种简单、快速且高效地评价材料的抗高温冲刷性能的实验装置。

目前，通常是采用多种试验综合评价或地面模拟实验评价上述叶片抗冲刷性能。采用多种试验方面综合评价时，涉及试验种类多，试验量大，不同试验模拟不同的使役条件，单项试验不能阐明多种使役条件的耦合关系；地面模拟试验条件比较接近服役的真实状态，结果比较准确，但是，地面模拟实验装备复杂，实验成本高，特别是实验设施成本高达数十万万元，不适用于设计阶段选材需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、成本低且能够快速高效评价材料抗高温冲刷性能的高温高压气体冲刷实验装置。

本发明目的是采用如下所述技术方案实现的。

一种高温高压气体冲刷实验装置，包括高温高压气体生成装置，用于产生稳定持续的高温高压气流，其特征在于：产生的高温高压气流引入两端敞口的敞口通道内并对设置在敞口通道内的试样进行冲刷，且敞口通道内的试样能够进行轴向运动和旋转运动；在敞口通道内布置有用于检测实验参数的检测点，检测点外接检测设备。

为能够更好地汇集高温高压气流，所述敞口通道由锥形通道和直通道组成，直通道前端连接锥形通道的小径端、直通道后端敞口。

为减小实验误差，所述锥形通道与所述直通道的连接部位呈圆弧状；所述锥形通道的大径端正对高温高压气体生成装置的气流出口。

为能够更真实地模拟冲刷试验，在所述敞口通道内轴向设置有导杆，导杆轴线与所述敞口通道的直通道轴线重合；导杆前端设置有试样夹持部，导杆尾部伸出所述敞口通道外并连接驱动机构，该驱动机构用于控制导杆按照预设参数进行轴向运动和/或旋转运动。

为提高本发明装置的通用性，在所述驱动机构输出端与所述导杆连接部位设置有离合部，或者在所述导杆上设置有离合部，该离合部用于中断或者衔接所述导杆与所述驱动机构输出端的力矩传递。当控制离合部中断所述导杆与所述驱动机构输出端的力矩传递时，所述敞口通道内的试样能够在气流的作用下转动；当控制离合部衔接所述导杆与所述驱动机构输出端的力矩传递时，所述驱动机构的转轴与所述敞口通道内的试样、所述导杆同步转动，这两种状态能够适用于多种使役情况下的试样冲刷实验。