[发明专利]一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置

摘要

一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，属于高温涂层材料测试装置领域。试验装置包括安装有试样夹持装置和样品室的试验测试平台，固定在测试台上的腐蚀气体加载系统，安装在测试台下方的无损检测系统以及控制系统等。本发明能模拟航空发动机涡轮叶片热障涂层高温腐蚀服役环境，通过控制腐蚀气体的种类(如H2S、SO2、水蒸气)、压力和腐蚀温度等参数，模拟涂层服役时气体腐蚀失效的过程，并通过复阻抗谱测量系统与声发射检测系统定期检测试样腐蚀时涂层阻抗的变化与损伤声发射信号，分析其腐蚀过程中的界面形貌和损伤演化情况，为有效评估热障涂层在高温气体腐蚀环境下的失效过程及失效机理提供重要的实验平台。

主权项

一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置，其特征在于，该试验装置包括试验测试平台、腐蚀气体加载系统、控制系统、无损检测系统、实验控制台。所述试验测试平台包括加热喷枪(1)、试样夹持装置(2)、石英室(3)、腐蚀反应密封室(4)、抽流排风机(19)；腐蚀气体加载系统包括腐蚀气体罐(5)、腐蚀气体混合室(6)、腐蚀通道(7)和腐蚀气体处理室(8)；控制系统包括各腐蚀气罐压力及流量计(9)，腐蚀室压力控制器(10)；热电偶(11)；燃气压力控制器(12)；无损检测系统包括复阻抗谱测量系统(13)与声发射检测系统(14)；实验控制台包括计算机(21)、操作台(22)、开关(23)、指示灯(24)、显示器(25)。所述加热喷枪(1)的燃气压力由燃气压力控制器控制(12)，加热喷枪(1)对腐蚀反应密封室(4)进行加热；加热喷枪(1)内有环形冷却通道，冷却液可在喷枪冷却通道和冷却箱之间循环流动，对加热喷枪(1)进行冷却；腐蚀反应密封室(4)外面的石英室(3)有保温作用，腐蚀反应密封室(4)内温度从室温到1000 °C可调，由温度控制系统控制，在腐蚀反应密封室(4)室壁上开有腐蚀通孔和检测设备连接孔，可使热电偶、声发射波导杆和复阻抗谱测量电极与试样相连，同时上方有腐蚀气体出口，用导管与腐蚀气体处理室(8)连接，导管上有腐蚀室压力控制器(10)可控制腐蚀室内的压力，腐蚀反应密封室(4)上的孔和出口有隔热密封塞；试样夹持装置为圆盘形状，安装在腐蚀反应密封室(4)内，上面可同时安装多个不同形状的样品；多个热电偶(11)布置在实验样品的各个位置采集实验时样品的温度，输入到计算机中，计算机根据采集到的温度来调节燃气的压力，对温度进行控制；无损检测模块的复阻抗谱测量系统与声发射检测系统放置在测试平台的下方，能定期检测试样腐蚀时涂层阻抗的变化与损伤声发射信号，获取高温腐蚀热障涂层内部结构变化、TGO生长动态信息，并实现原位检测热障涂层高温腐蚀裂纹的萌生、扩展以及裂纹定位。