[发明专利]液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置

说明书

本公开关于一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置，该方法包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从获取到的多个图像中获取第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在第一试件表面的驻留特性。本公开实施例的液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，根据获取的试件在烧蚀过程中的图像中呈现出的液滴量的变化特征来表征液态物质在材料表面的驻留特性，能够对液态物质在材料表面的驻留特性予以量化，便于衡量不同材料对应的驻留特性。

技术领域

本公开涉及材料技术领域，尤其涉及一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置。

背景技术

复合材料由于其良好的力学特性和抗高温性能，被广泛地应用于航天航空、核能等领域。在航空高超声速飞行器结构材料中，飞行器外表承受的气动热随着飞行器速度的增加而增大。在超高声速飞行的情况下，飞行器表面的结构材料由于被气动烧蚀会发生氧化。通常，为了模拟飞行器高空超高速飞行环境，采用高温风洞对飞行器结构材料的耐高温性能进行测试。在烧蚀过程中，材料表面会有新物质的生成。以C/SiC、SiC等材料为例，材料表面在烧蚀过程中会伴随着气态CO和液态SiO₂等物质的生成。一方面，生成的液态SiO₂能够封填材料表面的孔隙和裂纹等缺陷；另一方面，由于氧气在液态SiO₂中的扩散速率非常低，因此液态SiO₂能够很好地起到隔绝氧气和基体的接触，降低氧化烧蚀反应的速率。然而，实际烧蚀过程中由于高速气流的冲刷作用，生成的液态SiO₂会在很短的时间内会被冲刷离开材料表面，减弱液态SiO₂的氧气隔绝作用。

对材料表面进行合理的微结构设计有可能降低液态物质在材料表面的流动冲刷速率，从而使其驻留在材料表面，起到保护材料基体的作用。但是由于材料表面微结构种类较多且参数各异，难以统一表征材料表面微结构对液态物质在其表面驻留特性的影响，故一种探究液态物质在材料表面的驻留特性的措施有待被提出。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法及装置，用以解决相关技术中难以表征液态物质在材料表面的驻留特性的问题。

根据本公开的第一个方面，体用了一种液态物质在材料表面驻留特性的获取方法，包括：获取第一试件在被烧蚀过程中所述第一试件表面的多个图像；从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，得到液态物质在所述第一试件表面的驻留特性，其中，所述驻留特性表示第一试件被烧蚀过程中产生的液态物质驻留在第一试件表面的量随烧蚀时间的变化。

可选地，所述从所述多个图像中获取所述第一试件表面驻留的液滴量随烧蚀时间呈现的变化特征，包括：获取所述第一试件表面驻留的液滴覆盖所述第一试件的面积占所述第一试件表面积的比例随所述烧蚀时间的变化量。

可选地，所述方法还包括：在试件被烧蚀过程中以蓝光为入射光源照射到所述第一试件表面。

可选地，所述获取所述第一试件表面的图像，包括：获取通过滤波片过滤后的所述第一试件表面的图像，所述滤波片用于过滤所述第一试件在氧化过程中产生的辐射光。

可选地，所述方法还包括：获取至少两种具有不同表面微结构的试件对应的所述驻留特性；根据所述至少两种试件对应的所述驻留特性确定试件的表面微结构参数与所述驻留特性之间的关系；基于所述关系，根据第二试件的表面微结构参数对所述第二试件的所述驻留特性进行评估。

可选地，所述方法还包括：所述第一试件以及所述第二试件为C/SiC复合材料。