本發(fā)明涉及一種檢測方法。

背景技術(shù)：

鈦合金氣瓶熱防護(hù)層產(chǎn)品是由中間層低熱傳導(dǎo)材料和兩側(cè)高反射率材料間隔復(fù)合而成多層復(fù)合結(jié)構(gòu)熱防護(hù)層，為了保證產(chǎn)品可靠性，在產(chǎn)品的生產(chǎn)交付過程中制定了批產(chǎn)品抽檢試驗要求。試驗方法為：在真空條件下，氣瓶包覆熱防護(hù)層產(chǎn)品后，在防護(hù)層和氣瓶的外側(cè)分別設(shè)置溫度側(cè)點，通過加熱使防護(hù)層外側(cè)溫度測點溫度至少達(dá)到500℃，保持一定時間，通過內(nèi)側(cè)測點測量氣瓶殼體溫升判定產(chǎn)品的綜合絕熱能力。測試過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)測點溫升受到測試過程中外側(cè)0～500℃溫升時間影響比較大，試驗過程中0～500℃溫升時間長短嚴(yán)重影響測試結(jié)果，而溫升時間受設(shè)備的加熱能力制約，不能保證測試的一致性，在試驗過程中溫升時間存在較大散差，為了更準(zhǔn)確測試復(fù)合結(jié)構(gòu)氣瓶熱防護(hù)層的綜合絕熱性能，排除測試設(shè)備和測試工藝過程對測試性能影響，又不再采用僅通過原材料性能評定來保證整件產(chǎn)品性能的評價方法，需研究其它性能判定方法來客觀準(zhǔn)確評判產(chǎn)品的絕熱性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有測試熱防護(hù)層絕熱性能過程中溫升時間存在較大散差，由于測量設(shè)備和測量工藝干擾導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，提供了一種真空高溫?zé)岱雷o(hù)產(chǎn)品絕熱性能測試方法。

真空高溫?zé)岱雷o(hù)產(chǎn)品絕熱性能測試方法按照以下步驟進(jìn)行：

將被防護(hù)產(chǎn)品包覆熱防護(hù)層后，在真空度為7×10^-3Pa，在防護(hù)層的外側(cè)設(shè)置第一溫度測點T₁，在防護(hù)層的內(nèi)側(cè)設(shè)置第二溫度測點T₂，通過加熱使第一溫度測點T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在加熱一段時間后，達(dá)到熱流穩(wěn)定狀態(tài)，防護(hù)層的內(nèi)側(cè)第二溫度測點T₂溫升速率呈線性關(guān)系時，通過導(dǎo)熱方程計算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計算公式如式1所示：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

λ——導(dǎo)熱系數(shù)，單位為[W/((m·k)]；

——溫度梯度，[K]；

A——傳熱面積，[m²]；

氣瓶通過熱防護(hù)層的傳熱溫度升高，吸收的熱量可通過式2計算：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

ρ——密度，單位為[kg/m³]；

c——比熱容，單位為[J/(kg*K]；

V——體積，單位為[m³]；

——溫度變化率，[K/s]；

由于平衡后被防護(hù)產(chǎn)品通過防護(hù)層吸收的熱量恒定，熱流密度也恒定，熱防護(hù)層為非金屬低密度絕熱材料，比熱容與金屬近似，而被防護(hù)產(chǎn)品的質(zhì)量遠(yuǎn)大于防護(hù)層的質(zhì)量，因此熱防護(hù)層熱容遠(yuǎn)小瓶體熱容，可近似認(rèn)為通過熱防護(hù)層的熱量等于氣瓶吸收的熱量，即防護(hù)層不吸熱，熱平衡計算如式3所示；

在式1中由于防護(hù)層內(nèi)外層溫度差別很大，可近似認(rèn)為測試過程中溫度梯度為定值，因此熱防護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)與氣瓶溫度變化率成線性關(guān)系，氣瓶溫度變化率數(shù)值越大熱防護(hù)層絕熱性能越差。

本發(fā)明給出了發(fā)動機氣瓶熱防護(hù)層產(chǎn)品隔熱性能的量化評價方法，試驗過程測到的瓶體溫度變化率能夠客觀準(zhǔn)確的反映產(chǎn)品的絕熱性能，該評定方法能夠排除設(shè)備的加溫能力和測試工藝過程的影響，該評定方法也可用于產(chǎn)品形裝不規(guī)則的整件產(chǎn)品絕熱性能評定。

附圖說明

圖1是試驗一中氣瓶被熱防護(hù)層包覆狀態(tài)照片；

圖2是試驗一中ECM真空高壓氣淬爐照片；

圖3是試驗一中加熱氣瓶結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1表示熱防護(hù)層，2表示熱源，3表示氣瓶，4表示支撐塊，5表示第一溫度測點T₁，6表示第二溫度測點T₂；

圖4是試驗一中熱防護(hù)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是試驗一中一次試驗的氣瓶熱防護(hù)層絕熱性能試驗結(jié)果，圖中1表示第一次試驗T₁溫度曲線，2表示第二次試驗T₁溫度曲線，3表示第二次試驗T₂溫度曲線，4表示第二次試驗T₂溫度曲線。

圖6是試驗一中一次試驗的氣瓶熱防護(hù)層絕熱性能試驗結(jié)果，圖中B表示T₁溫度達(dá)到500℃，C表示熱流接近穩(wěn)態(tài)，E表示T₂溫度達(dá)到試驗結(jié)束的溫度值，F(xiàn)表示T₂溫度達(dá)到試驗結(jié)束時要求的溫度值。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式中真空高溫?zé)岱雷o(hù)產(chǎn)品絕熱性能測試方法按照以下步驟進(jìn)行：

將被防護(hù)產(chǎn)品包覆熱防護(hù)層后，在真空度為7×10^-3Pa，在防護(hù)層的外側(cè)設(shè)置第一溫度測點T₁，在防護(hù)層的內(nèi)側(cè)設(shè)置第二溫度測點T₂，通過加熱使第一溫度測點T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在加熱一段時間后，達(dá)到熱流穩(wěn)定狀態(tài)，防護(hù)層的內(nèi)側(cè)第二溫度測點T₂溫升速率呈線性關(guān)系時，通過導(dǎo)熱方程計算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計算公式如式1所示：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

λ——導(dǎo)熱系數(shù)，單位為[W/((m·k)]；

——溫度梯度，[K]；

A——傳熱面積，[m²]；

氣瓶通過熱防護(hù)層的傳熱溫度升高，吸收的熱量可通過式2計算：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

ρ——密度，單位為[kg/m³]；

c——比熱容，單位為[J/(kg*K]；

V——體積，單位為[m³]；

——溫度變化率，[K/s]；

由于平衡后被防護(hù)產(chǎn)品通過防護(hù)層吸收的熱量恒定，熱流密度也恒定，熱防護(hù)層為非金屬低密度絕熱材料，比熱容與金屬近似，而被防護(hù)產(chǎn)品的質(zhì)量遠(yuǎn)大于防護(hù)層的質(zhì)量，因此熱防護(hù)層熱容遠(yuǎn)小瓶體熱容，可近似認(rèn)為通過熱防護(hù)層的熱量等于氣瓶吸收的熱量，即防護(hù)層不吸熱，熱平衡計算如式3所示；

在式1中由于防護(hù)層內(nèi)外層溫度差別很大，可近似認(rèn)為測試過程中溫度梯度為定值，因此熱防護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)與氣瓶溫度變化率成線性關(guān)系，氣瓶溫度變化率數(shù)值越大熱防護(hù)層絕熱性能越差。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是所述通過加熱使第一溫度測點T₁溫度達(dá)到500℃。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同的是所述通過加熱使第一溫度測點T₁溫度達(dá)到600℃。其它與具體實施方式一或二之一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是所述通過加熱使第一溫度測點T₁溫度達(dá)到700℃。其它與具體實施方式一至三之一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是所述通過加熱使第一溫度測點T₁溫度達(dá)到800℃。其它與具體實施方式一至四之一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是所述通過加熱使第一溫度測點T₁溫度達(dá)到900℃。其它與具體實施方式一至五之一相同。

采用下述試驗驗證本發(fā)明效果：

試驗一：

將氣瓶采用鈦合金氣瓶熱防護(hù)層包覆(鈦合金氣瓶熱防護(hù)層由外到內(nèi)由第一石英纖維布層1、第一鋁箔層2、柔性隔熱氈3、第二石英纖維布層5、第二鋁箔層4組成，第一石英纖維布層1、第一鋁箔層2、柔性隔熱氈3、第二石英纖維布層5、第二鋁箔層4過石英纖維線縫合。)，采用法國ECM真空高壓氣淬爐(爐膛工作尺寸：1000×600×600mm，工作真空度：2×10^-5mbar，最高工作溫度：1350℃)在真空度為7×10^-3Pa，在防護(hù)層的外側(cè)設(shè)置第一溫度測點T₁，在氣瓶的外側(cè)設(shè)置第二溫度測點T₂，通過加熱使第一溫度測點T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在氣瓶的外側(cè)第二溫度測點T₂溫升速率呈線性關(guān)系時，通過導(dǎo)熱方程計算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計算公式如式1所示：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

λ——導(dǎo)熱系數(shù)，單位為[W/((m·k)]；

——溫度梯度，[K]；

A——傳熱面積，[m²]；

氣瓶通過熱防護(hù)層的傳熱溫度升高，吸收的熱量可通過式2計算：

式中：φ—單位時間內(nèi)傳遞的熱量，單位W；

ρ——密度，單位為[kg/m³]；

c——比熱容，單位為[J/(kg*K]；

V——體積，單位為[m³]；

——溫度變化率，[K/s]；

由于平衡后氣瓶通過防護(hù)層吸收的熱量恒定，熱流密度也恒定，熱防護(hù)層為非金屬低密度絕熱材料，比熱容與金屬近似，而氣瓶瓶體的質(zhì)量遠(yuǎn)大于防護(hù)層的質(zhì)量，因此熱防護(hù)層熱容遠(yuǎn)小瓶體熱容，可近似認(rèn)為通過熱防護(hù)層的熱量等于氣瓶吸收的熱量，即防護(hù)層不吸熱，熱平衡計算如式3所示；

在式1中由于防護(hù)層內(nèi)外層溫度差別很大，可近似認(rèn)為測試過程中溫度梯度為定值，因此熱防護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)與氣瓶溫度變化率成線性關(guān)系。

經(jīng)過兩次試驗后，試驗結(jié)果如圖5所示，對試驗結(jié)果分析，在第一次試驗過程中氣瓶殼體初始溫度為17.9℃，防護(hù)層外側(cè)通過239s加熱達(dá)到500℃，氣瓶殼體溫度為17.5℃，加熱一段時間后溫度輕微降低原因可能是在高真空下材料內(nèi)部淅出氣體或水蒸氣導(dǎo)致溫度降低，而外界加熱尚未傳導(dǎo)到內(nèi)部，如圖5中A點所示，到1360s熱防護(hù)層達(dá)到熱流穩(wěn)定，氣瓶殼體溫度溫度為24.7℃，如圖5中D點所示；在第二次試驗過程中氣瓶殼體初始溫度為22.7℃，防護(hù)層外側(cè)通過580s加熱達(dá)到500℃，氣瓶殼體溫度為21.9℃，如圖中B點所示，到1510s熱防護(hù)層達(dá)到熱流穩(wěn)定，氣瓶殼體溫度為30.1℃，如圖5中C點所示。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 試驗過程數(shù)據(jù)表

在試驗過程中，初期加熱T₂有微小溫度波動過程，隨著加熱過程持續(xù)，氣瓶殼體溫度逐漸升高，達(dá)到某一狀態(tài)點后，即穩(wěn)態(tài)點，氣瓶殼體溫度變化與時間變化成線性關(guān)系，即氣瓶的溫度變化率恒定，證明通過熱防護(hù)層的熱流密度穩(wěn)定。從圖5中分析可知，在加熱和保溫過程中，加熱過程氣瓶殼體升溫小，保溫過程溫升大。

通過兩次試驗，第二次試驗達(dá)到穩(wěn)態(tài)點后氣瓶殼體溫度變化率為0.0275℃/s，而第一次試驗溫度變化率為0.019℃/s，由此可知，第二次試驗材料的綜合導(dǎo)熱率超過第一次試驗材料的綜合導(dǎo)熱率，第二次試驗產(chǎn)品的綜合隔熱性能劣于第一次試驗產(chǎn)品的綜合隔熱性能。可接受產(chǎn)品溫度變化率上限為0.025℃/s，第二次試驗產(chǎn)品絕熱性能不能滿足要求。

常規(guī)絕熱材料的絕熱性能評定方法比較成熟，而對真空高溫絕熱產(chǎn)品的隔熱性能進(jìn)行量化評定難度很大，通過理論分析和試驗研究，本發(fā)明給出了發(fā)動機氣瓶熱防護(hù)層產(chǎn)品絕熱性能的量化評價方法，試驗過程測到的瓶體溫度變化率能夠客觀準(zhǔn)確的反映產(chǎn)品的絕熱性能，該評定方法能夠排除設(shè)備的加溫能力和測試工藝過程的影響，該評定方法也可用于產(chǎn)品形裝不規(guī)則的整件產(chǎn)品絕熱性能評定。