测量涡轮叶片隔热层的损害制造技术

用于评估应用于由金属基底制成的部件上的隔热层的损害的方法，所述隔热层包括一铝衬层和一柱形结构的陶瓷材料层，所述衬层位于所述基底与所述陶瓷层之间，其包括一第一校准步骤，该第一校准步骤包括选择确定数量的校准元件，所述校准元件经历不同程度的损害，将所述校准元件暴露于辐射中一给定长度的时间，在该给定长度的时间后测量在该表面上获得的温度，建立一曲线，该曲线将温度的增加与所损害相连，和测量对所述元件的该隔热层的损害的第二步骤，其包括暴露于所述辐射中以所述长度的时间，测量所获得的温度，将温度的增加与该校准曲线相联系，从所述曲线提取损害水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮引擎的领域，更具体说，是涉及经受高温的这些涡轮引擎的部件的寿命的领域。
技术介绍
涡轮引擎的热部分的部件，特别是涡轮叶片，在使用中受到极高的温度条件，已设想保护措施使它们承受这些极端条件。在这些措施中包括涂层的沉积，称作隔热层，在它们的外表面，所述隔热层保护它们在其中形成的金属。隔热层通常由大约100微米的陶瓷层组成，所述陶瓷层垂直地沉积到所述金属层的表面上。几十微米的铝制衬层设置在陶瓷与金属基底之间，通过在这两个部件之间提供粘合连同叶片金属的抗氧化保护完成隔热层。陶瓷有仅具有较低热膨胀的缺点，而形成叶片的基底由超耐热合金型金属制成，其具有较高的热膨胀系数。热膨胀系数的差异由柱形形式的陶瓷的形成补偿，因为所述柱可相互分离以适应该基底的新宽度。这其中的一个结果是存在于在该涡轮引擎的射流中流动的气体中氧气与衬层的铝接触并逐渐氧化它。于是可观察到隔热层的老化，这取决于所产生的氧化铝层的厚度。当其达到一定水平的损害时，该铝衬层不再满足其弹性功能，分层出现，隔热层的剥落发生。基底的金属于是不再受保护，叶片处于被非常迅速地退化的危险中。因此了解隔热层的损害水平并阻止此剥落的出现是重要的。已设想许多监测隔热层状态的技术，以得知一叶片是否可保持使用。在其中，仅在剥落已发生时探测缺陷的可视检查、红外热成像法或压力光谱学(piezospectroscopy)是已知的。IR温度记录法直到现在还在使用，如专利申请EP 1494020的情况，通过它们改变产品的局部热特性，仅用于探测铝衬层中作为剥落预兆的分层。然而，其仅在缺陷已呈现时起作用。压力光谱学测量在陶瓷隔热层与铝衬层之间的界面存在的应力。只要该隔热层粘着到零件上，应力在此界面被测量，已知该障是完好的，然而应力的缺乏对应于在此界面上裂缝的出现。在此，探测仅发生在缺陷出现之后。现存的方法，仅通过探测一缺陷起作用，无法预测一部件的剩余寿命，也无法在损害变得很严重前对其进行干预。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服这些缺点，提供一种用于测量隔热层老化的方法，其并不基于缺陷的先前呈现。为此，本专利技术的主题是一种用于评估设置在形成于一金属基底中的部件上的隔热层的损害的方法，所述隔热层包括一铝衬层和一陶瓷材料层，该陶瓷材料层具有垂直于所述基底的柱形结构，所述衬层位于所述基底与所述陶瓷层之间，所述部件设计为通过所述衬层的氧化与一氧化气态介质和所述损害的发生器相接触地使用，所述损害由存在于所述衬层中的被氧化金属的厚度所限定，其特征在于，其包括一第一校准步骤，该第一校准步骤包括至少以下子步骤：-选择一定数量的校准元件，所述校准元件形成在所述基底中，并被所述隔热层所覆盖，所述元件受到由于暴露于表示所述使用的氧化条件中不同时间周期所导致的损害，-将所述校准元件暴露于一电磁辐射中一给定的时间周期，-对于各校准元件，测量在所述给定时间后，在该表面上获得的温度，-建立校准曲线，该校准曲线将所测量的温度增加与所遭受的损害相联系，和用于测量对所述元件的该隔热层的损害的第二步骤，其包括以下子步骤：-将所述待评估的元件暴露于所述辐射中以所述时间周期，-在所述给定时间后测量在该表面上所获得的温度，-在所述给定时间后将所测得的温度增加绘制在所述校准曲线上，和-从所述校准曲线提取损害。在应用给定时间周期的辐射作用下温度的升高表现出在由待评估部件所遭受的连续损害过程中已形成的氧化铝层的厚度。利用在样品上所进行的校准(已有损害的在前知识)，由一部件的隔热层所遭受的损害可通过仅读取所观察到的温度增加而确定。优选地，所述辐射为可视范围内的光辐射。在此频率范围内，所述陶瓷层是透明的，加热装置直接作用在氧化铝层上。取决于氧化铝层的厚度，作为其绝缘能力的结果，热沿基底方向的发散可以或无法容易地发生，因此，更多或更少的热被引向待评估部件的表面。有利地，所述辐射由至少一个卤素灯的照明提供。这因而对应于贯穿整个可视范围的具有高辐射能的灯。优选地，对表面温度的测量由在红外区操作的相机执行。本专利技术尤其涉及将上述方法应用于对涡轮引擎的涡轮叶片的损害的测量。附图说明在参照附图，对仅为示意性和非限定的通过示例所表示的本专利技术一个或更多实施例的详细描述过程中，本专利技术将被更好地理解，其他目的、细节、特征和优点将变得更清楚和明显。在这些附图中：图1是用于涡轮叶片的隔热层的物理组成的示意图；图2是用于实现根据本专利技术的用于评估一隔热层损害的方法的一实验结构的视图；图3是在实现根据本专利技术的的方法的过程中，显示作为几个样品的表面温度的时间的函数的变化的视图；图4是显示在实现根据本专利技术的方法的过程中所达到的温度与待评估样品预先所遭受的损害之间的关系的视图。具体实施方式参照图1，可见一设置在一涡轮叶片的表面上的隔热层的组成的截面图。该叶片的金属成分，典型为包含镍的超耐热合金，形成基底1，在该基底1上沉积一铝层2，夹在基底1与陶瓷层4之间。该铝层的作用是赋予该组件一定的弹性，以使其可吸收具有高热膨胀的基底1与具有低热膨胀的陶瓷4之间存在的热膨胀差。陶瓷4具有柱形结构，这使得由于柱之间裂缝的出现而可横向位移。然而，这种情况的一个结果是铝与由在涡轮引擎的射流中流动的气体所带来的氧气相接触。铝层2于是在一定厚度转换为氧化铝层3。该氧化铝层的厚度为在高温所消耗的时间的函数，这构成该隔热层所遭受的损害的指示。本发明在于提供一种用于测量所述氧化铝层3的厚度的技术。现在参见图2，可以看到一种装置结构，其可利用根据本专利技术的方法进行分析一隔热层在其寿命过程中所受到的损害。由例如图1中所描述的待测损害隔热层所覆盖的元件10设置为面对一加热系统11，加热系统11在此显示为两个卤素探照灯的形式。一用于测量该元件10表面温度的装置12与其相对设置，一用于记录所测量温度所经过时间的变化的装置(未示出)与该装置相联系。在所进行的实验中，在无此基本结构的情况下，所述测量装置12为具有未冷却辐射热测量计的矩阵的热感照相机，其具有50Hz的操作频率和320×240的分辨率。图3显示由图2中的装置所测量，同时加热一校准时间周期(典型为10秒)，随后在其冷却过程中的元件10的表面温度θ经过时间的行为。此行为以五个样品显示，表示为图中的“a”-“e”，它们具有圆柱形样品的相同形式，并覆盖以隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.03 FR 10543711.一种用于评估设置在形成于一金属基底(1)中的部件上的隔热层的
损害的方法，所述隔热层包括一铝衬层(2)和一陶瓷材料层(4)，该陶瓷
材料层具有垂直于所述基底的柱形结构，所述衬层(2)位于所述基底(1)
与所述陶瓷层(4)之间，所述部件设计为通过所述衬层的氧化与氧化气态
介质和所述损害的发生器相接触地使用，所述损害由存在于所述衬层中的被
氧化金属的厚度所限定，其特征在于，其包括一第一校准步骤，该第一校准
步骤包括至少以下子步骤：
-选择一定数量的校准元件(10)，所述校准元件形成在所述基底(1)
中，并被所述隔热层所覆盖，所述元件受到由于暴露于表示所述使用的氧化
条件中不同时间周期所导致的损害，
-将所述校准元件(10)暴露于一电磁辐射中一给定的时间周期，
-对...

【专利技术属性】
技术研发人员：昆廷·米斯托拉，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：