[发明专利]一种检测高温材料抗氧化烧蚀性能的方法

说明书

技术领域

 本发明属于材料检测与防护领域，提供一种利用集束射流技术对材料的高温抗氧化烧蚀性能进行在线动态检测的方法。

背景技术

材料的抗氧化烧蚀性能检测分静态及动态检测，随着对材料性能检测要求的提高，采用动态检测方法评价材料性能将是未来的发展方向。目前对材料的抗高温、抗氧化烧蚀性能的在线动态检测主要是依靠电弧风洞及氧-乙炔烧嘴。其中电弧风洞是目前主要的检测方法，将被测材料放置于电弧风洞中，电弧产生的高焓气体接触材料表面产生激波，通过材料的氧化烧蚀来完成材料的性能评价。但电弧风洞目前主要完成材料的气动热试验，且存在铜污染、射流的组分难以控制等问题，此外电弧风洞试验成本很高。也有采用氧-乙炔烧嘴来进行材料的烧蚀测试，该方法试验装置简单，检测成本低，但其仅考虑了射流温度对材料抗氧化烧蚀性能的影响（气动热），未考虑气流速度和气体成分对材料氧抗化烧蚀性能的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种将燃烧技术进行组合，利用集束射流装置对材料的气动热及气动力同时进行检测的检测高温材料抗氧化烧蚀性能的方法。

本发明的技术方案是：一种检测高温材料抗氧化烧蚀性能的方法，该方法将燃烧技术进行组合，形成射流温度、组分及速度可控的高马赫数的集束射流，在中心高焓射流气体的周围环绕薄层高温气体（500~2500K），降低了出口环境气流的压力到0.005~0.05MPa，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将由O₂、N₂、空气和燃气组成气源，增压到1~5MPa，形成高压气源；其中，所述燃气包括CH₄、C₃H₈或H₂；O₂流量1000~10000kg/h、CH₄流量1000~5000kg/h、C₃H₈流量1000~5000kg/h、H₂流量100~3000kg/h、N₂流量1000~5000kg/h和空气流量1000~90000kg/h；

步骤2：将步骤1得到的高压气源通过蓄热增焓段加热到1000~2500K；

步骤3：将步骤2加热后的气体经集束射流段后产生100~500K、马赫数为1~7的射流，在气体浓度为O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的条件下对测试材料的抗氧化烧蚀性能进行检测。

进一步，所述步骤3还可以为将步骤2加热后的气体经集束射流段在伴随流的作用，产生200~600K、马赫数1~8的射流，在气体浓度为O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的条件下对测试材料的抗氧化烧蚀性能进行检测。

进一步，所述步骤3还可以为将步骤2加热后的气体经集束射流段由于增焓作用，产生500~1000K、马赫数1~8的射流，在气体浓度为O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的条件下对测试材料的抗氧化烧蚀性能进行检测。

进一步，所述步骤3还可以为将步骤2加热后的气体经集束射流段产生2000~3000K的亚声速射流，在气体浓度为O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的条件下对测试材料的抗氧化烧蚀性能进行检测。 

进一步，所述步骤3还可以为将步骤2加热后的气体经集束射流段添加质量为1~3%的60~300μm微粒子，形成微粒子冲蚀流，在气体浓度为O₂：5~21%、N₂：50~78%、CO₂：10~30%和H₂O：0.1~12%的条件下对测试材料的抗氧化烧蚀性能进行检测。