一種模擬熱障涂層服役環境的火焰噴射裝置及火焰噴射方法，涉及熱噴涂技術領域，包括：噴槍，包括噴槍殼體和噴嘴，噴槍殼體內部設置煤油通道、氧氣通道和顆粒通道；煤油供給系統，包括煤油罐和煤油輸送管道；煤油罐用于存儲煤油，煤油輸送管道的一端連通煤油罐，另一端連通噴槍殼體內部的煤油通道；用于向煤油通道內輸送煤油；調壓系統，與煤油罐連通，用于通過改變煤油罐內的氣壓以調節煤油輸送管道向噴槍輸入煤油的壓力；顆粒供給系統，與噴槍殼體內部的顆粒通道連通，用于向顆粒通道內輸送顆粒；助燃系統，與噴槍殼體內部的氧氣通道連通，用于向氧氣通道內輸送氧氣。通過該裝置能夠模擬熱障涂層真實的、復雜的、苛刻的服役環境。

技術領域

本發明涉及一種熱噴涂技術領域，尤其是一種模擬熱障涂層服役環境的火焰噴射裝置及火焰噴射方法。

背景技術

航空發動機的發展是衡量一個國家國防實力和科技水平的重要標志，提高航空發動機的推重比與渦輪前進口溫度是提高發動機性能的重要措施和必然趨勢。熱障涂層技術、高溫單晶合金材料、冷卻氣膜技術列為航空發動機高溫熱防護的三大核心技術。然而，單晶高溫合金和冷卻氣膜技術已基本接近材料的熔點和加工技術極限，熱障涂層技術是目前提高航空發動機服役溫度最切實可行的方法，并且已經在我國的XX10、XX20等型號航空發動機上得到了廣泛應用，在其它型號的航空發動機上也有著良好的應用前景。熱障涂層過早剝落失效極大的限制了其發展與安全應用，這種情況在我國尤為嚴重，成為了制約我國熱障涂層安全應用的重要瓶頸。

經過半個多世紀的研究，人們逐漸提煉出熱障涂層高溫氧化、CMAS腐蝕、硬質顆粒沖蝕是造成涂層剝落的三大關鍵因素。由這三個關鍵因素所構成的極其惡劣的多場耦合服役環境導致服役過程中的熱障涂層迅速剝落失效，暴露出合金基底，進而導致航空發動機損壞、飛機失事等嚴重后果。這是因為熱障涂層在高溫、沖蝕、腐蝕且馬赫數多變的服役環境下，會發生相變、燒結、氧化、沖蝕、腐蝕等多種復雜的失效形式，并最終導致涂層的開裂、剝落失效。為了充分研究和有效預測熱障涂層材料的熱力化失效和可靠性問題，研制相關的試驗加載裝置來模擬熱障涂層的熱、力、化多場耦合環境對其破壞機理進行分析是熱障涂層領域的研究熱點和發展趨勢。

到目前為止，國內涉及到模擬航空發動機多場耦合服役環境方面的試驗多采用在爐體內加燃燒器，實現在高溫燃氣環境下對熱障涂層的疲勞壽命進行測試，或采用來測試金屬材料、非金屬材料以及其他涂層材料的抗沖蝕性能檢測，從上述現有技術的案例中可以看出，現有的服役環境的模擬裝置，大多只能實現對高性能航空發動機內常溫沖蝕，高溫熱疲勞、熱循環等單一載荷或是熱、化耦合等服役環境的模擬。且上述高溫服役環境都是采用甲烷/丙烷與氧氣反應產生的高溫氣流來實現。無法模擬航空發動機內真實的高溫環境，也無法形成與真實環境中速度相同的高溫氣流。因此，全面真實的模擬熱障涂層熱、力、化多場耦合服役環境是理解熱障涂層破壞機理、實現其安全應用及優化設計的關鍵問題。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種模擬熱障涂層服役環境的火焰噴射裝置及火焰噴射方法，本裝置增設煤油供給系統作為火焰噴射裝置的燃料，能夠為裝置提供真實的模擬環境，有利于推動行業的發展。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種種模擬熱障涂層服役環境的火焰噴射裝置，包括：噴槍，包括噴槍殼體和噴嘴，所述噴槍殼體內部設置煤油通道、氧氣通道和顆粒通道；煤油供給系統，包括煤油罐和煤油輸送管道；所述煤油罐用于存儲煤油，所述煤油輸送管道的一端連通所述煤油罐，另一端連通所述噴槍殼體內部的煤油通道；用于向所述煤油通道內輸送煤油；調壓系統，與所述煤油罐連通，用于通過改變所述煤油罐內的氣壓以調節煤油輸送管道向所述噴槍輸入煤油的壓力；顆粒供給系統，與所述噴槍殼體內部的顆粒通道連通，用于向所述顆粒通道內輸送顆粒；助燃系統，與所述噴槍殼體內部的氧氣通道連通，用于向所述氧氣通道內輸送氧氣；支撐架，與噴槍連接，用于支撐所述噴槍。