CN111024750A - 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法 - Google Patents

一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111024750A
CN111024750A CN201911226683.1A CN201911226683A CN111024750A CN 111024750 A CN111024750 A CN 111024750A CN 201911226683 A CN201911226683 A CN 201911226683A CN 111024750 A CN111024750 A CN 111024750A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
module
ablation
data
matrix composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911226683.1A
Other languages
English (en)
Inventor
高希光
赵学灿
宋迎东
杜金康
时晓婷
张盛
于国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201911226683.1A priority Critical patent/CN111024750A/zh
Publication of CN111024750A publication Critical patent/CN111024750A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法，该装置包括高速火焰喷枪、测试试件装夹模块、烧蚀平台支架、气体参数及温度测量模块、燃气调节控制模块、数据记录及反馈模块和综合燃气供给模块。本发明装置利用丙烷、氧气、空气及水气预混燃烧生成的高温燃气流作为模拟燃气源，通过燃气调节控制模块调节特定的燃气预混比例及流量，得到特定温度及气体组分范围下的高温燃气流，通过高速燃气喷枪对被测陶瓷基复合材料表面进行烧蚀性能测试，利用调节系统结合各测量点数据控制并得到材料烧蚀过程中的具体气氛环境参数，该发明能够实现对指定气氛下的陶瓷基复合材料烧蚀性能的定量测算。

Description

一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法
技术领域
本发明涉及材料性能测试的技术领域，具体而言，涉及一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法。
背景技术
陶瓷基复合材料因其优秀的力学性能和耐高温等特点正越来越多的应用于航空航天领域，高温燃气环境下陶瓷基复合材料因烧蚀氧化产生的损伤是导致构件机械性能快速下降的重要原因，因此通过测试陶瓷基复合材料在其典型应用环境工况下的烧蚀性能变得尤为重要，而不同编织方式以及制作工艺得到的陶瓷基复合材料性能又相差很大，如何快速高效的测得陶瓷基复合材料在目标工况下的烧蚀性能变得十分重要。
目前大部分相关烧蚀测试装置及方法主要关注材料在烧蚀过程中表面形貌的变化过程以及模拟真实环境下的烧蚀测量。例如中国专利CN108072672A公开的一种烧蚀结构形貌及产物的在线监测装置及其监测方法，提出了通过使用X射线发生/接收装置、CCD相机及红外相机在线监测烧蚀结构形貌变化来进行分析；而中国专利CN101393098A公开的一种材料在高温燃气中的烧蚀监测装置及方法，提出使用煤油与氧气产生的燃气模拟真实燃气流的压强、速度及温度来测试材料的烧蚀性能。这些方法对于研究材料在模拟环境下的烧蚀机理及性能是非常有效的手段，但对于烧蚀行为的数值建模分析所能提供的帮助还是有限的。
由于陶瓷基复合材料结构、成分及工艺的复杂性，不同的燃气气氛对其烧蚀结果具有较大影响，其在不同烧蚀气氛环境条件下的烧蚀性能可能会有很大区别，因此针对形貌变化及烧蚀结果的烧蚀测量装置不能很好的满足针对不同气氛条件下的烧蚀性能定量测试的需求。为满足化学控制下的烧蚀行为数值模型对于不同气氛条件下烧蚀性能定量测试的需求，因此需要一种新型的陶瓷基复合材料可控气氛下的烧蚀测量装置及方法。
发明内容
针对目前相关陶瓷基复合材料的烧蚀性能测试试验方案的不足，本发明提出一种新型的陶瓷基复合材料可控气氛下的烧蚀测量装置及方法，以解决以往方案中对于燃气气氛监控以及调节的忽视，本发明可模拟被测材料对应工况下的气氛环境与温度条件并对其进行特定工况下的烧蚀性能测试，同时实时监测并记录烧蚀过程中气氛环境及温度的变化数据。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，包括烧蚀平台支架、高速火焰喷枪、测试试件装夹模块、综合燃气供给模块，高速火焰喷枪和测试试件装夹模块均安装在烧蚀平台支架上，烧蚀平台支架能带动高速火焰喷枪或/和测试试件装夹模块能在烧蚀平台支架上滑动翻转，测试试件装夹模块用于装夹陶瓷基复合材料试件，综合燃气供给模块与高速火焰喷枪连接，并为高速火焰喷枪提供燃气，高速火焰喷枪的喷嘴正对着正对测试试件装夹模块中安放的陶瓷基复合材料试件，其特征是：陶瓷基复合材料烧蚀测试装置还包括气体参数及温度测量模块、数据记录及反馈模块以及燃气调节控制模块，燃气调节控制模块安装在燃气供给模块与高速火焰喷枪之间的连接管路上，用于控制燃气供给模块供给给高速火焰喷枪的燃气组分以及燃气流量，气体参数及温度测量模块包括气体参数测量结构和温度测量结构，气体参数测量结构的采集端位于测试试件装夹模块处，气体参数测量结构能对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样，并分析采样燃气的气氛组成，温度测量结构能测得陶瓷基复合材料试件表面的温度及分布数据，气体参数及温度测量模块与数据记录及反馈模块连接，并能将采样燃气的气氛组成数据和温度数据传递至数据记录及反馈模块中，数据记录及反馈模块与烧蚀平台支架以及燃气调节控制模块连接，数据记录及反馈模块能分析对比预先设定好的工况温度及气氛数据和气体参数及温度测量模块传来的采样燃气的气氛组成数据和温度数据，并根据数据控制烧蚀平台支架滑移、翻转高速火焰喷枪或/和测试试件装夹模块，改变高速火焰喷枪喷嘴与陶瓷基复合材料试件的角度和距离以及控制燃气调节控制模块，改变燃气供给模块供给给高速火焰喷枪的燃气组分以及燃气流量，使陶瓷基复合材料试件处的温度及气氛靠近预先设定好的工况温度及气氛数据。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的综合燃气供给模块包括高压乙炔供给管路、高压空气供给管路、水供给管路、高压氧气供给管路，燃气调节控制模块包括与各供给管路分别相连的气体减压阀和电子流量阀，燃气调节控制模块通过气体减压阀和电子流量阀精确控制各供给管路流出的气体和水的流量及比例。
上述的烧蚀平台支架上安装有可以水平滑移的水平滑架以及可以翻转的翻转架，水平滑架的水平滑移方向为靠近或远离翻转架，高速火焰喷枪固定在水平滑移的水平滑架上，测试试件装夹模块固定在翻转架上，烧蚀平台支架上还安装有距离与角度传感器，距离与角度传感器用于检测高速火焰喷枪的喷口与测试试件装夹模块之间的距离以及测试试件装夹模块在翻转架上的翻转角度，距离与角度传感器与数据记录及反馈模块信号连接，距离与角度传感器能将检测到的数据传递至数据记录及反馈模块。
上述的气体参数测量结构对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样的气氛组成至少包括O2、CO、CO2、NO、NO2及H2O的浓度。
上述的温度测量结构为固定在测试试件装夹模块中的热电偶以及红外热像仪，热电偶以及红外热像仪与数据记录及反馈模块连接。
上述的气体参数测量结构包括高温烟气分析仪和与高温烟气分析仪连接的采样管路，采样管路与预先在测试试件装夹模块上加工出的采气孔连接，高温烟气分析仪通过采样管路得到试件表面燃气的采样，高温烟气分析仪与数据记录及反馈模块连接。
上述的数据记录及反馈模块为控制计算机。
一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试方法，包括以下步骤：
步骤一、烧蚀前根据初步理论计算结果调节燃气初始预混比例、高速火焰喷枪与陶瓷基复合材料试件的距离与角度，将陶瓷基复合材料试件装夹在测试试件装夹模块上，按计算结果通过数据记录及反馈模块调整燃气调节控制模块的阀门开闭，以及高速火焰喷枪和测试试件装夹模块之间的距离和角度；
步骤二、在数据记录及反馈模块中输入计划试验测量的目标工况下的气体组分参数、试件表面温度及烧蚀角度；
步骤三、接通综合燃气供给模块预混燃气，点火，使用高速火焰喷枪对陶瓷基复合材料试件中心进行烧蚀，同时气体参数及温度测量模块开始工作，采集燃气组分信息及陶瓷基复合材料试件表面温度数据向数据记录及反馈模块传输；
步骤四、控制数据记录及反馈模块接受并存储实时气体组分数据及温度数据，与预设目标工况下的数据进行对比分析，通过程序处理两者间差值对燃气调节控制模块进行控制，增减相应的气体流量，同时对烧蚀平台支架进行控制，改变高速火焰喷枪与陶瓷基复合材料试件的相对位置，将调整后采集到的气体组分数据及温度数据再次与目标工况下数据进行比对，直至当前工况数据与目标工况数据接近并处于可接受误差内，
步骤五、达到预期烧蚀时间后，关闭综合燃气供给模块，等待冷却后取下陶瓷基复合材料试件测量烧蚀区域的烧蚀量，根据计算机记录的烧蚀过程中各项数据通过计算得到陶瓷基复合材料试件在预设燃气气氛工况下的烧蚀形貌及烧蚀速率。
本发明的有益效果是：
1)本发明可以在烧蚀测试试验中对被测试件的燃气气氛监控调节，通过对燃气比例及流量的精确调控实现了陶瓷基复合材料在可控气氛下的烧蚀测量试验，模拟被测材料对应工况下的气氛环境与温度条件并对其进行特定工况下的烧蚀性能测试，同时实时监测并记录烧蚀过程中气氛环境及温度的变化数据。有效解决基于化学反应控制的陶瓷基复合材料烧蚀计算模型对于定量测试不同气氛下试件烧蚀速率数据的需求。
2)本发明对于验证调整陶瓷基复合材料烧蚀模型也有着极大的帮助，可以快速的对模型计算出特定工况下的烧蚀速率及形貌等数据进行试验验证，对快速迭代模型精度提供支持。
3)由于加入了气体参数及温度测量模块、数据记录及反馈模块以及燃气调节控制模块组成的自动反馈调节装置，减轻了人员对于处于高温下试验设备的现场操作，降低了操作风险，提高了试验数据的获取效率，对于快速获取数据建立模型提供了较大帮助。
附图说明
图1是本发明的燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试方法的流程图。
图2是本发明的燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置的结构图。
附图标记为：高速火焰喷枪1、测试试件装夹模块2、烧蚀平台支架3、水平滑架31、翻转架32、气体参数及温度测量模块4、燃气调节控制模块5、数据记录及反馈模块6、综合燃气供给模块7。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本实施例的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，包括烧蚀平台支架3、高速火焰喷枪1、测试试件装夹模块2、综合燃气供给模块7，高速火焰喷枪1和测试试件装夹模块2均安装在烧蚀平台支架3上，烧蚀平台支架3能带动高速火焰喷枪1或/和测试试件装夹模块2能在烧蚀平台支架3上滑动翻转，测试试件装夹模块2用于装夹陶瓷基复合材料试件，综合燃气供给模块7与高速火焰喷枪1连接，并为高速火焰喷枪1提供燃气，高速火焰喷枪1的喷嘴正对着正对测试试件装夹模块中安放的陶瓷基复合材料试件，其特征是：陶瓷基复合材料烧蚀测试装置还包括气体参数及温度测量模块4、数据记录及反馈模块6以及燃气调节控制模块5，燃气调节控制模块5安装在燃气供给模块7与高速火焰喷枪1之间的连接管路上，用于控制燃气供给模块7供给给高速火焰喷枪1的燃气组分以及燃气流量，气体参数及温度测量模块4包括气体参数测量结构和温度测量结构，气体参数测量结构的采集端位于测试试件装夹模块2处，气体参数测量结构能对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样，并分析采样燃气的气氛组成，温度测量结构能测得陶瓷基复合材料试件表面的温度及分布数据，气体参数及温度测量模块4与数据记录及反馈模块6连接，并能将采样燃气的气氛组成数据和温度数据传递至数据记录及反馈模块6中，数据记录及反馈模块6与烧蚀平台支架3以及燃气调节控制模块5连接，数据记录及反馈模块6能分析对比预先设定好的工况温度及气氛数据和气体参数及温度测量模块4传来的采样燃气的气氛组成数据和温度数据，并根据数据控制烧蚀平台支架3滑移、翻转高速火焰喷枪1和测试试件装夹模块2，改变高速火焰喷枪1喷嘴与陶瓷基复合材料试件的角度和距离以及控制燃气调节控制模块5，改变燃气供给模块7供给给高速火焰喷枪1的燃气组分以及燃气流量，使陶瓷基复合材料试件处的温度及气氛靠近预先设定好的工况温度及气氛数据。
综合燃气供给模块7包括高压乙炔供给管路、高压空气供给管路、水供给管路、高压氧气供给管路，燃气调节控制模块5包括与各供给管路分别相连的气体减压阀和电子流量阀，燃气调节控制模块5通过气体减压阀和电子流量阀精确控制各供给管路流出的气体和水的流量及比例。
烧蚀平台支架3上安装有可以水平滑移的水平滑架31以及可以翻转的翻转架32，水平滑架31的水平滑移方向为靠近或远离翻转架32，高速火焰喷枪1固定在水平滑移的水平滑架31上，测试试件装夹模块2固定在翻转架32上，烧蚀平台支架3上还安装有距离与角度传感器，距离与角度传感器用于检测高速火焰喷枪1的喷口与测试试件装夹模块2之间的距离以及测试试件装夹模块2在翻转架32上的翻转角度，距离与角度传感器与数据记录及反馈模块6信号连接，距离与角度传感器能将检测到的数据传递至数据记录及反馈模块6。
气体参数测量结构对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样的气氛组成至少包括O2、CO、CO2、NO、NO2及H2O的浓度。
温度测量结构为固定在测试试件装夹模块2中的热电偶以及红外热像仪，热电偶以及红外热像仪与数据记录及反馈模块6连接。
气体参数测量结构包括高温烟气分析仪和与高温烟气分析仪连接的采样管路，采样管路与预先在测试试件装夹模块2上加工出的采气孔连接，高温烟气分析仪通过采样管路得到试件表面燃气的采样，高温烟气分析仪与数据记录及反馈模块6连接。
数据记录及反馈模块6为控制计算机。
一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试方法，包括以下步骤：
步骤一、本次试验计划测试试件在温度（A℃）、水气浓度（B%）和氧浓度（C%）下烧蚀时间（Ds）后的烧蚀形貌及烧蚀速率。烧蚀前根据初步理论计算结果调节燃气初始预混比例、高速火焰喷枪1与陶瓷基复合材料试件的距离与角度，根据初步理论计算结果调节燃气初始预混比例、火焰喷枪与试件的距离与角度，并对装置中各型传感器及电控机构进行参数校准以降低误差；将陶瓷基复合材料试件装夹在测试试件装夹模块2上，按计算结果通过数据记录及反馈模块6调整燃气调节控制模块5的阀门开闭，以及高速火焰喷枪1和测试试件装夹模块2之间的距离和角度；
步骤二、在控制计算机中输入计划试验测量的目标工况下的气体组分参数：水气浓度（B%）、氧浓度（C%）；试件表面温度（A℃）及烧蚀角度；
步骤三、接通综合燃气供给模块7预混燃气，点火，使用高速火焰喷枪对陶瓷基复合材料试件中心进行烧蚀，同时气体参数及温度测量模块4开始工作，采集燃气组分信息及陶瓷基复合材料试件表面温度数据向数据记录及反馈模块6传输；
步骤四、控制数据记录及反馈模块6接受并存储实时气体组分数据及温度数据，与预设目标工况下的数据进行对比分析，通过程序处理两者间差值对燃气调节控制模块5进行控制，增减相应的气体流量，同时对烧蚀平台支架3进行控制，改变高速火焰喷枪1与陶瓷基复合材料试件的相对位置，将调整后采集到的气体组分数据及温度数据再次与目标工况下数据进行比对，直至当前工况数据与目标工况数据接近并处于可接受误差内，
步骤五、达到预期烧蚀时间（Ds）后，关闭综合燃气供给模块7，等待冷却后取下陶瓷基复合材料试件测量烧蚀区域的烧蚀量，根据计算机记录的烧蚀过程中各项数据通过计算得到陶瓷基复合材料试件在预设燃气气氛工况下的烧蚀形貌及烧蚀速率。
本发明的烧蚀平台支架3上设置了能支撑水平滑架31、翻转架32正常运作的位置及角度控制电机及相关传感器；
综合燃气供给模块7包括高压乙炔瓶、高压氧气瓶、高压空气瓶、高压气体管路及相应气体减压阀和电子流量阀，可以精确控制预混燃气的流量及比例。
测试试件装夹模块2包括试件装夹结构、预留测量点位孔洞以及水冷管路，实现对试件的长时烧蚀测试以及保持装夹结构处于安全的温度范围内。
数据记录及反馈模块6包括处理计算机及对应的参数控制面板，负责对数据的存储记录以及相关参数的反馈控制。
烧蚀平台支架3作为装置主体装置，负责承载高速火焰喷枪1、测试试件装夹模块2、相应供气、测量管路并提供水平滑架31、翻转架32的机械调节功能；综合燃气供给模块7及气体参数及温度测量模块4通过相应管路及信号线连接至烧蚀平台支架；数据记录及反馈模块6通过信号线接受测量装置数据并控制各调节装置的动作。
在陶瓷基复合材料烧蚀测试方法的步骤一中，根据初步理论计算结果调节燃气预混比例及火焰与试件相对距离与角度是为了降低后续调节时间，降低调节时间对目标工况下的烧蚀数据的影响。
步骤四中，调节当前工况燃气气氛及温度的方法主要是通过计算机控制燃气调节控制模块5的流量阀改变当前预混燃气中各组分的比例及流量，实现对试件表面燃气气体组分及温度的有效控制。其中，乙炔与氧气的浓度比将同时影响试件表面温度、氧浓度及水气浓度，无法对这些变量进行单一调控，因此将空气及水气混入预混燃气对氧浓度及水气浓度进行控制，同时由于燃气火焰不同位置具有不同温度，改变喷枪与试件中心的距离便可以调节试件表面温度。将上述调节原理通过计算机软件的处理计算便可以快速控制电控结构实现对预设工况下燃气气氛及温度的模拟。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，包括烧蚀平台支架(3)、高速火焰喷枪(1)、测试试件装夹模块(2)、综合燃气供给模块(7)，所述的高速火焰喷枪(1)和测试试件装夹模块(2)均安装在烧蚀平台支架(3)上，烧蚀平台支架(3)能带动高速火焰喷枪(1)或/和测试试件装夹模块(2)能在烧蚀平台支架(3)上滑动翻转，所述的测试试件装夹模块(2)用于装夹陶瓷基复合材料试件，综合燃气供给模块(7)与高速火焰喷枪(1)连接，并为高速火焰喷枪(1)提供燃气，所述的高速火焰喷枪(1)的喷嘴正对着正对测试试件装夹模块中安放的陶瓷基复合材料试件，其特征是：陶瓷基复合材料烧蚀测试装置还包括气体参数及温度测量模块(4)、数据记录及反馈模块(6)以及燃气调节控制模块(5)，所述的燃气调节控制模块(5)安装在燃气供给模块(7)与高速火焰喷枪(1)之间的连接管路上，用于控制燃气供给模块(7)供给给高速火焰喷枪(1)的燃气组分以及燃气流量，所述的气体参数及温度测量模块(4)包括气体参数测量结构和温度测量结构，所述的气体参数测量结构的采集端位于测试试件装夹模块(2)处，气体参数测量结构能对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样，并分析采样燃气的气氛组成，温度测量结构能测得陶瓷基复合材料试件表面的温度及分布数据，所述的气体参数及温度测量模块(4)与数据记录及反馈模块(6)连接，并能将采样燃气的气氛组成数据和温度数据传递至数据记录及反馈模块(6)中，所述的数据记录及反馈模块(6)与烧蚀平台支架(3)以及燃气调节控制模块(5)连接，所述的数据记录及反馈模块(6)能分析对比预先设定好的工况温度及气氛数据和气体参数及温度测量模块(4)传来的采样燃气的气氛组成数据和温度数据，并根据数据控制烧蚀平台支架(3)滑移、翻转高速火焰喷枪(1)或/和测试试件装夹模块(2)，改变高速火焰喷枪(1)喷嘴与陶瓷基复合材料试件的角度和距离以及控制燃气调节控制模块(5)，改变燃气供给模块(7)供给给高速火焰喷枪(1)的燃气组分以及燃气流量，使陶瓷基复合材料试件处的温度及气氛靠近预先设定好的工况温度及气氛数据。
2.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的综合燃气供给模块(7)包括高压乙炔供给管路、高压空气供给管路、水供给管路、高压氧气供给管路，所述的燃气调节控制模块(5)包括与各供给管路分别相连的气体减压阀和电子流量阀，燃气调节控制模块(5)通过气体减压阀和电子流量阀精确控制各供给管路流出的气体和水的流量及比例。
3.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的烧蚀平台支架(3)上安装有可以水平滑移的水平滑架(31)以及可以翻转的翻转架(32)，所述的水平滑架(31)的水平滑移方向为靠近或远离翻转架(32)，所述的高速火焰喷枪(1)固定在水平滑移的水平滑架(31)上，所述的测试试件装夹模块(2)固定在翻转架(32)上，所述的烧蚀平台支架(3)上还安装有距离与角度传感器，所述的距离与角度传感器用于检测高速火焰喷枪(1)的喷口与测试试件装夹模块(2)之间的距离以及测试试件装夹模块(2)在翻转架(32)上的翻转角度，所述的距离与角度传感器与数据记录及反馈模块(6)信号连接，距离与角度传感器能将检测到的数据传递至数据记录及反馈模块(6)。
4.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的气体参数测量结构对陶瓷基复合材料试件表面燃气的采样的气氛组成至少包括O2、CO、CO2、NO、NO2及H2O的浓度。
5.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的温度测量结构为固定在测试试件装夹模块(2)中的热电偶以及红外热像仪，所述的热电偶以及红外热像仪与数据记录及反馈模块(6)连接。
6.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的气体参数测量结构包括高温烟气分析仪和与高温烟气分析仪连接的采样管路，所述的采样管路与预先在测试试件装夹模块(2)上加工出的采气孔连接，高温烟气分析仪通过采样管路得到试件表面燃气的采样，所述的高温烟气分析仪与数据记录及反馈模块(6)连接。
7.根据权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置，其特征是：所述的数据记录及反馈模块(6)为控制计算机。
8.如权利要求1所述的一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置的测试方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、烧蚀前根据初步理论计算结果调节燃气初始预混比例、高速火焰喷枪(1)与陶瓷基复合材料试件的距离与角度，将陶瓷基复合材料试件装夹在测试试件装夹模块(2)上，按计算结果通过数据记录及反馈模块(6)调整燃气调节控制模块(5)的阀门开闭，以及高速火焰喷枪(1)和测试试件装夹模块(2)之间的距离和角度；
步骤二、在数据记录及反馈模块(6)中输入计划试验测量的目标工况下的气体组分参数、试件表面温度及烧蚀角度；
步骤三、接通综合燃气供给模块(7)预混燃气，点火，使用高速火焰喷枪对陶瓷基复合材料试件中心进行烧蚀，同时气体参数及温度测量模块(4)开始工作，采集燃气组分信息及陶瓷基复合材料试件表面温度数据向数据记录及反馈模块(6)传输；
步骤四、控制数据记录及反馈模块(6)接受并存储实时气体组分数据及温度数据，与预设目标工况下的数据进行对比分析，通过程序处理两者间差值对燃气调节控制模块(5)进行控制，增减相应的气体流量，同时对烧蚀平台支架(3)进行控制，改变高速火焰喷枪(1)与陶瓷基复合材料试件的相对位置，将调整后采集到的气体组分数据及温度数据再次与目标工况下数据进行比对，直至当前工况数据与目标工况数据接近并处于可接受误差内，
步骤五、达到预期烧蚀时间后，关闭综合燃气供给模块(7)，等待冷却后取下陶瓷基复合材料试件测量烧蚀区域的烧蚀量，根据计算机记录的烧蚀过程中各项数据通过计算得到陶瓷基复合材料试件在预设燃气气氛工况下的烧蚀形貌及烧蚀速率。
CN201911226683.1A 2019-12-04 2019-12-04 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法 Pending CN111024750A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911226683.1A CN111024750A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911226683.1A CN111024750A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111024750A true CN111024750A (zh) 2020-04-17

Family

ID=70207846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911226683.1A Pending CN111024750A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111024750A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196261A (zh) * 2018-12-03 2019-09-03 内蒙合成化工研究所 固体火箭发动机外防热材料抗烧蚀性能的测试装置及方法
CN111562189A (zh) * 2020-05-31 2020-08-21 太原理工大学 一种面向导流槽材料的超高温燃气射流冲蚀试验装置
CN111982957A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 湖北三江航天江北机械工程有限公司 用于测试导流器耐烧蚀性能的装置及其方法
CN111999429A (zh) * 2020-09-01 2020-11-27 中北大学 高温火球准静态模拟装置
CN115096692A (zh) * 2022-06-14 2022-09-23 北京理工大学 一种用于模拟高温高速两相流冲刷烧蚀的实验系统
WO2023227623A1 (de) * 2022-05-23 2023-11-30 Wpx Faserkeramik Gmbh Verfahren zur thermomechanischen prüfung eines prüflings sowie eine prüfvorrichtung für dergleichen

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0895591A1 (en) * 1996-12-31 1999-02-10 Michael Reading Method and apparatus for performing chemical analysis using imaging by scanning thermal microscopy
CN101393098A (zh) * 2008-10-13 2009-03-25 查柏林 一种材料在高温燃气中的烧蚀检测装置及方法
CN102661964A (zh) * 2012-05-18 2012-09-12 哈尔滨工业大学 一种基于氧乙炔的特种环境材料响应在线测试装置
CN103063534A (zh) * 2013-01-10 2013-04-24 湘潭大学 一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置
CN104501163A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 王立臣 多氧燃气燃烧装置及其燃烧方法
CN108072672A (zh) * 2017-12-14 2018-05-25 清华大学 一种烧蚀结构形貌及产物的在线监测装置及其监测方法
CN109738475A (zh) * 2019-01-10 2019-05-10 中国兵器工业第五九研究所 一种高频次火焰冲击测试装置及测试方法
CN110196261A (zh) * 2018-12-03 2019-09-03 内蒙合成化工研究所 固体火箭发动机外防热材料抗烧蚀性能的测试装置及方法
CN110346400A (zh) * 2019-06-18 2019-10-18 北京科技大学 一种模拟火炮烧蚀的试验装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0895591A1 (en) * 1996-12-31 1999-02-10 Michael Reading Method and apparatus for performing chemical analysis using imaging by scanning thermal microscopy
CN101393098A (zh) * 2008-10-13 2009-03-25 查柏林 一种材料在高温燃气中的烧蚀检测装置及方法
CN102661964A (zh) * 2012-05-18 2012-09-12 哈尔滨工业大学 一种基于氧乙炔的特种环境材料响应在线测试装置
CN103063534A (zh) * 2013-01-10 2013-04-24 湘潭大学 一种模拟和实时测试涡轮叶片热障涂层冲蚀的试验装置
CN104501163A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 王立臣 多氧燃气燃烧装置及其燃烧方法
CN108072672A (zh) * 2017-12-14 2018-05-25 清华大学 一种烧蚀结构形貌及产物的在线监测装置及其监测方法
CN110196261A (zh) * 2018-12-03 2019-09-03 内蒙合成化工研究所 固体火箭发动机外防热材料抗烧蚀性能的测试装置及方法
CN109738475A (zh) * 2019-01-10 2019-05-10 中国兵器工业第五九研究所 一种高频次火焰冲击测试装置及测试方法
CN110346400A (zh) * 2019-06-18 2019-10-18 北京科技大学 一种模拟火炮烧蚀的试验装置及方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196261A (zh) * 2018-12-03 2019-09-03 内蒙合成化工研究所 固体火箭发动机外防热材料抗烧蚀性能的测试装置及方法
CN111562189A (zh) * 2020-05-31 2020-08-21 太原理工大学 一种面向导流槽材料的超高温燃气射流冲蚀试验装置
CN111562189B (zh) * 2020-05-31 2022-06-28 太原理工大学 一种面向导流槽材料的超高温燃气射流冲蚀试验装置
CN111982957A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 湖北三江航天江北机械工程有限公司 用于测试导流器耐烧蚀性能的装置及其方法
CN111999429A (zh) * 2020-09-01 2020-11-27 中北大学 高温火球准静态模拟装置
CN111999429B (zh) * 2020-09-01 2022-06-21 中北大学 高温火球准静态模拟装置
WO2023227623A1 (de) * 2022-05-23 2023-11-30 Wpx Faserkeramik Gmbh Verfahren zur thermomechanischen prüfung eines prüflings sowie eine prüfvorrichtung für dergleichen
CN115096692A (zh) * 2022-06-14 2022-09-23 北京理工大学 一种用于模拟高温高速两相流冲刷烧蚀的实验系统
CN115096692B (zh) * 2022-06-14 2023-05-05 北京理工大学 一种用于模拟高温高速两相流冲刷烧蚀的实验系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111024750A (zh) 一种燃气氛围可控的陶瓷基复合材料烧蚀测试装置及方法
CN112697953B (zh) 一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统及测试方法
CN108254275A (zh) 热障涂层工况模拟与实时监测装置
CN106442858B (zh) 不同温湿度、氧浓度条件下可燃物火蔓延特性实验方法
CN105855743A (zh) 一种焊接熔池动态过程在线监测系统及方法
CN102175719B (zh) Ccd可视化自燃点测定仪
CN109738475A (zh) 一种高频次火焰冲击测试装置及测试方法
CN110736600A (zh) 一种强激光辐照效应风洞实验系统及测试方法
CN112129483A (zh) 一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置及方法
CN105784918B (zh) 一种燃烧热释放速率原位测量方法和装置
DE102010045598B4 (de) Verfahren zum Prüfen von Prüfkörpern aus hochtemperaturfestem Material
CN109916810B (zh) 干式滑动摩擦副界面瞬态温度模拟与测试系统及盘盘模块
CN1808313A (zh) 钢轨数控气压焊接质量控制方法
CN104729415A (zh) 一种高精度超高温实时测厚装置及其方法
CN110686982B (zh) 适用于高温条件下的十字双拉综合测试平台及方法
CN111735635A (zh) 冷流背压测试台架及后处理器冷流背压试验方法
CN111156830A (zh) 一种炭素罐式煅烧炉温度自动控制系统
CN110658082A (zh) 一种金属板材高温拉伸各向异性r值测试系统及方法
CN113640164B (zh) 一种超高温风洞冲蚀试验系统
US20170038092A1 (en) Method for adjusting a heating system, exhaust measuring device, and adjustment arrangement
Zhao et al. Temperature field acquisition and data analysis of coke oven
CN110208320A (zh) 一种钢轨气压焊燃料热值快速检测装置和检测方法
CN203881446U (zh) 红外测温设备离线比对装置
CN209043861U (zh) 多功能机舱内饰材料燃烧特征实验平台
CN209665382U (zh) 机器人和传感器集成的弱化设备控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200417

RJ01 Rejection of invention patent application after publication