抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置制造方法及图纸

抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置，属于材料测试领域。两个加热体一端固定在炉体内壁的两个相对应的两个盲孔内，另一端置于炉体的中心腔内并与高温夹具可拆卸连接，炉体的上、下开孔处设置上、下表面观察窗口，炉体侧壁内的两条冷却水通道中部设置在对应的加热体冷却层内部，冷却水出、入口与两条冷却水通道相通，引入及引出电极与两个加热体连接，炉体上、下端设有空气入、出口，空气入口与通风装置连通，发射率测量装置设置在上表面观察窗口的正上方，半透半反镜及测温装置设置在下表面观察窗口的正下方，CCD设置在半透半反镜一侧。本发明专利技术解决了目前没有抗氧化涂层在500～2300℃区间的热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置的问题。

Device for testing thermal shock / thermal fatigue and radiation characteristics of oxidation resistant coating in 500 ~ 2300 DEG C range

The utility model relates to a device for testing the thermal shock / thermal fatigue performance and radiation characteristics of an oxidation resistant coating in the range of 500 to 2300 DEG C, which belongs to the field of material testing. Two heating body is fixed on the inner wall of the furnace body two corresponding to the two blind hole, the other end is placed in the central cavity of the furnace body and the high temperature clamp removably connected to the furnace body of the upper and lower openings arranged at the upper surface and the lower surface of the observation window, in the middle of the two cooling water channel side wall of the oven body the heating body is arranged in the cooling layer corresponding to the cooling water, cooling water entrance and two channel is introduced, and the extraction electrode and the two heater connected on the furnace body, the lower end is provided with air inlet and outlet, the air entrance is communicated with the ventilating device, emissivity measurement apparatus is arranged right above the upper surface the observation window, just below the half mirror and temperature measurement device is arranged on the lower surface of the observation window, set the CCD side in the semi transparent mirror. The invention solves the problems of the thermal shock / thermal fatigue property and the radiation characteristic testing device of the present invention without the oxidation resistance coating in the range of 500 to 2300 DEG C.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涂层材料热震/热疲劳性能和辐射特性的测试装置，具体涉及一种抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置，属于材料测试领域。
技术介绍
抗氧化涂层是指涂覆在基体表面，能够隔绝基体材料与氧化性气氛直接接触的涂层材料，如铌铪合金基体表面涂覆的硅化物涂层、铌钨合金基体表面涂覆的硅化物涂层、铼基体表面涂覆的铱涂层等。人类在进行航天探索时，航天器需要经受各种复杂空间环境因素的作用。空间环境因素是导致航天器抗氧化涂层性能退化的主要原因之一，甚至对在轨航天器的寿命与安全性造成严重的威胁。空间环境是指受到地球磁场、引力场和电磁辐射等控制的围绕地球的空间范围内的环境，太阳活动是引起空间环境扰动的主要原因，是影响地球空间环境的主要因素。在空间环境下长期服役的航天器在低地球轨道运行期间需要反复进出地球阴影，当进入地球阴影后，航天器将向周围的“冷背景空间”辐射能量而使其表面温度降低；当运行出地球阴影后，航天器将吸收来自太阳辐射的能量而使其表面温度升高。因此，航天器在轨运行期间将遭遇环境温度的交替变化。通常，航天发动机抗氧化涂层的温度工作区间覆盖超低温区，常温区，中高温区，超高温区，工作范围为-160～2700℃，现有设备最高可测2000℃左右。考虑到地面模拟试验实际情况，同时兼顾可靠性和元件使用寿命的要求，根据测试设备中使用加热元件和测温元件的功能及特点，要研制与航天发动机抗氧化涂层相应温度工作区间匹配的设备。航天发动机抗氧化涂层在500℃以上区间工作时，其热震/热疲劳性能和辐射特性是衡量涂层性能的重要指标。本专利技术主要针对航天发动机抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试。此外，本专利技术也将对航空，航天、预警、红外制导、隐身等军事领域和辐射测温、理疗、机械工业等民用领域的涂层测试技术的发展起到一定的促进作用。目前国内与国际上尚未有统一的抗氧化涂层材料热震/热疲劳性能的测试方法。当前，抗氧化涂层热震/热疲劳性能测量方法主要有三种：容量法、压力法、质量法。容量法和压力法仅适合在纯氧气氛中进行试验，测量结果可信度低。质量法相较容量法和压力法的优势在于：(1)可以在多种气氛中进行试验；(2)方法及原理相对简单；(3)试验所需设备易于操作；(4)测量精度高；(5)测量速度快。质量法是抗氧化涂层材料热震/热疲劳性能测试中普遍采用的方法，是近年来国内外研究热点和主流方向。但是质量法无法解决抗氧化涂层在500～2300℃区间的热震/热疲劳性能和辐射特性测试问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前没有抗氧化涂层在500～2300℃区间的热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置的问题，进而提供一种抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置。实现上述目的，本专利技术的采取的技术方案如下：抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置，包括炉体、冷却水入口、冷却水出口、引入电极、引出电极、高温夹具、空气入口、空气出口、通风装置、上表面观察窗口、发射率测量装置、下表面观察口、半透半反镜、测温装置、CCD、两个加热体及两个加热体冷却层；所述的炉体水平设置，炉体的内壁上沿水平方向相对设置有两个盲孔，所述的两个加热体与所述的两个盲孔一一对应设置，两个加热体一端固定在两个盲孔内，两个加热体另一端置于炉体的中心腔内，两个加热体所述的另一端与所述的高温夹具可拆卸连接，炉体的侧壁包裹两个加热体一的部分为两个加热体冷却层，炉体上方设有与炉体中心腔相通的上开孔，所述的上开孔处设置上表面观察窗口，炉体下方设有与炉体中心腔相通的下开孔，所述的下开孔处设置下表面观察窗口，炉体的侧壁内设置有两条冷却水通道，所述的两条冷却水通道上端与上开孔相通，两条冷却水通道下端与下开孔相通，每条所述的冷却水通道中部设置在对应的加热体冷却层内部，炉体的侧壁上分别固定有冷却水入口和冷却水出口，所述的冷却水入口与其中一条冷却水通道相通，所述的冷却水出口与另一条冷却水通道相通，所述的引入电极和引出电极7均插入炉体内，引入电极与冷却水入口相邻设置并与所对应的加热体连接，所述的引出电极与冷却水出口相邻设置并与所对应的加热体连接，炉体上端设有空气入口，炉体下端设有空气出口，所述的空气入口与通风装置出风口连通，所述的发射率测量装置设置在上表面观察窗口的正上方，所述的半透半反镜及测温装置由上至下设置在下表面观察窗口的正下方，且半透半反镜与水平面成夹角设置，所述的CCD设置在半透半反镜一侧。本专利技术的原理是：根据传热原理，试样加热时所需的功率P由试样加热的有效功率P1、试样加热时的辐射热损失P2、试样加热时的传导热损失P3、试样加热时的对流热损失P4和高温夹具传导损失P5五部分组成。即P＝P1+P2+P3+P4+P5试样加热的有效功率P1(kW)；P1＝CG(t2-t1)(1)其中C为试样的比热容(kW·h/kg)，G为生产率(kg/h)，t1为试样加热前的温度(℃)，t2为试样应达到的试验温度(℃)。试样加热时的辐射热损失P2(kW)； P 2 = σ ϵ [ ( T 2 100 ) 4 - ( T 1 100 ) 4 ] S - - - ( 2 ) ]]>其中σ为黑体辐射常数，T1＝t1+273，T1为空气的热力学温度(K)；T2＝t2+273,T2为试样加热后表面的热力学温度(K)；ε为试样的发射率；S为试样的有效散热面积(m2)。试样加热时的传导热损失P3(kW)，当试样温度较高时，试样的热量将通过空气、炉体内壁、耐热层、隔热层传递到炉体外壁。此传递过程可视为一维热传导过程，假设通过炉体各层的热流是稳定的，则试样的传导热损失为 P 3 = t 4 - t 3 Σ i = 1 m R i = t 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置，其特征在于：包括炉体(1)、冷却水入口(3)、冷却水出口(4)、引入电极(6)、引出电极(7)、高温夹具(8)、空气入口(10)、空气出口(11)、通风装置(12)、上表面观察窗口(13)、发射率测量装置(14)、下表面观察口(15)、半透半反镜(16)、测温装置(17)、CCD(18)、两个加热体(5)及两个加热体冷却层(9)；所述的炉体(1)水平设置，炉体(1)的内壁上沿水平方向相对设置有两个盲孔，所述的两个加热体(5)与所述的两个盲孔一一对应设置，两个加热体(5)一端固定在两个盲孔内，两个加热体(5)另一端置于炉体(1)的中心腔内，两个加热体(5)所述的另一端与所述的高温夹具(8)可拆卸连接，炉体(1)的侧壁包裹两个加热体一(5)的部分为两个加热体冷却层(9)，炉体(1)上方设有与炉体(1)中心腔相通的上开孔，所述的上开孔处设置上表面观察窗口(13)，炉体(1)下方设有与炉体(1)中心腔相通的下开孔，所述的下开孔处设置下表面观察窗口(15)，炉体(1)的侧壁内设置有两条冷却水通道(2)，所述的两条冷却水通道(2)上端与上开孔相通，两条冷却水通道(2)下端与下开孔相通，每条所述的冷却水通道(2)中部设置在对应的加热体冷却层(9)内部，炉体(1)的侧壁上分别固定有冷却水入口(3)和冷却水出口(4)，所述的冷却水入口(3)与其中一条冷却水通道(2)相通，所述的冷却水出口(4)与另一条冷却水通道(2)相通，所述的引入电极(6)和引出电极(7)均插入炉体(1)内，引入电极(6)与冷却水入口(3)相邻设置并与所对应的加热体(9)连接，所述的引出电极(7)与冷却水出口(4)相邻设置并与所对应的加热体(9)连接，炉体(1)上端设有空气入口(10)，炉体(1)下端设有空气出口(11)，所述的空气入口(10)与通风装置(12)出风口连通，所述的发射率测量装置(14)设置在上表面观察窗口(13)的正上方，所述的半透半反镜(16)及测温装置(17)由上至下设置在下表面观察窗口(15)的正下方，且半透半反镜(16)与水平面成夹角(α)设置，所述的CCD(18)设置在半透半反镜(16)一侧。...

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化涂层在500～2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置，其特征在于：包括炉体(1)、冷却水入口(3)、冷却水出口(4)、引入电极(6)、引出电极(7)、高温夹具(8)、空气入口(10)、空气出口(11)、通风装置(12)、上表面观察窗口(13)、发射率测量装置(14)、下表面观察口(15)、半透半反镜(16)、测温装置(17)、CCD(18)、两个加热体(5)及两个加热体冷却层(9)；所述的炉体(1)水平设置，炉体(1)的内壁上沿水平方向相对设置有两个盲孔，所述的两个加热体(5)与所述的两个盲孔一一对应设置，两个加热体(5)一端固定在两个盲孔内，两个加热体(5)另一端置于炉体(1)的中心腔内，两个加热体(5)所述的另一端与所述的高温夹具(8)可拆卸连接，炉体(1)的侧壁包裹两个加热体一(5)的部分为两个加热体冷却层(9)，炉体(1)上方设有与炉体(1)中心腔相通的上开孔，所述的上开孔处设置上表面观察窗口(13)，炉体(1)下方设有与炉体(1)中心腔相通的下开孔，所述的下开孔处设置下表面观察窗口(15)，炉体(1)的侧壁内设置有两条冷却水通道(2)，所述的两条冷却水通道(2)上端与上开孔相通，两条冷却水通道(2)下端与下开孔相通，每条所述的冷却水通道(2)中部设置在对应的加热体冷却层(9)内部，炉体(1)的侧壁上分别固定有冷却水入口(3)和冷却水出口(4)，所述的冷却水入口(3)与其中一条冷却水通道(2)相通，所述的冷却水出口(4)与另一条冷却水通道(2)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧鹏，安东阳，戴景民，吴念崇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23