本發(fā)明涉及一種檢測(cè)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(yàn)要求。試驗(yàn)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(diǎn)，通過加熱使防護(hù)層外側(cè)溫度測(cè)點(diǎn)溫度至少達(dá)到500℃，保持一定時(shí)間，通過內(nèi)側(cè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量氣瓶殼體溫升判定產(chǎn)品的綜合絕熱能力。測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)測(cè)點(diǎn)溫升受到測(cè)試過程中外側(cè)0～500℃溫升時(shí)間影響比較大，試驗(yàn)過程中0～500℃溫升時(shí)間長短嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果，而溫升時(shí)間受設(shè)備的加熱能力制約，不能保證測(cè)試的一致性，在試驗(yàn)過程中溫升時(shí)間存在較大散差，為了更準(zhǔn)確測(cè)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(cè)試設(shè)備和測(cè)試工藝過程對(duì)測(cè)試性能影響，又不再采用僅通過原材料性能評(píng)定來保證整件產(chǎn)品性能的評(píng)價(jià)方法，需研究其它性能判定方法來客觀準(zhǔn)確評(píng)判產(chǎn)品的絕熱性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有測(cè)試熱防護(hù)層絕熱性能過程中溫升時(shí)間存在較大散差，由于測(cè)量設(shè)備和測(cè)量工藝干擾導(dǎo)致測(cè)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(cè)試方法。

真空高溫?zé)岱雷o(hù)產(chǎn)品絕熱性能測(cè)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(cè)點(diǎn)T₁，在防護(hù)層的內(nèi)側(cè)設(shè)置第二溫度測(cè)點(diǎn)T₂，通過加熱使第一溫度測(cè)點(diǎn)T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在加熱一段時(shí)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(cè)點(diǎn)T₂溫升速率呈線性關(guān)系時(shí)，通過導(dǎo)熱方程計(jì)算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計(jì)算公式如式1所示：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)算：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)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(cè)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(dòng)機(jī)氣瓶熱防護(hù)層產(chǎn)品隔熱性能的量化評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)過程測(cè)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(píng)定方法能夠排除設(shè)備的加溫能力和測(cè)試工藝過程的影響，該評(píng)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(píng)定。

附圖說明

圖1是試驗(yàn)一中氣瓶被熱防護(hù)層包覆狀態(tài)照片；

圖2是試驗(yàn)一中ECM真空高壓氣淬爐照片；

圖3是試驗(yàn)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(cè)點(diǎn)T₁，6表示第二溫度測(cè)點(diǎn)T₂；

圖4是試驗(yàn)一中熱防護(hù)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

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

圖6是試驗(yàn)一中一次試驗(yàn)的氣瓶熱防護(hù)層絕熱性能試驗(yàn)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(yàn)結(jié)束的溫度值，F(xiàn)表示T₂溫度達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)要求的溫度值。

具體實(shí)施方式

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

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中真空高溫?zé)岱雷o(hù)產(chǎn)品絕熱性能測(cè)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(cè)點(diǎn)T₁，在防護(hù)層的內(nèi)側(cè)設(shè)置第二溫度測(cè)點(diǎn)T₂，通過加熱使第一溫度測(cè)點(diǎn)T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在加熱一段時(shí)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(cè)點(diǎn)T₂溫升速率呈線性關(guān)系時(shí)，通過導(dǎo)熱方程計(jì)算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計(jì)算公式如式1所示：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)算：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)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(cè)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(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述通過加熱使第一溫度測(cè)點(diǎn)T₁溫度達(dá)到500℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。

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

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

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

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

采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

試驗(yàn)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(cè)點(diǎn)T₁，在氣瓶的外側(cè)設(shè)置第二溫度測(cè)點(diǎn)T₂，通過加熱使第一溫度測(cè)點(diǎn)T₁溫度至少達(dá)到500℃，然后在氣瓶的外側(cè)第二溫度測(cè)點(diǎn)T₂溫升速率呈線性關(guān)系時(shí)，通過導(dǎo)熱方程計(jì)算防護(hù)層導(dǎo)熱量，計(jì)算公式如式1所示：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)算：

式中：φ—單位時(shí)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(jì)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(cè)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(yàn)后，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，在第一次試驗(yàn)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)所示；在第二次試驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)所示。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)表

在試驗(yàn)過程中，初期加熱T₂有微小溫度波動(dòng)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(diǎn)后，即穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，氣瓶殼體溫度變化與時(shí)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(yàn)，第二次試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)態(tài)點(diǎn)后氣瓶殼體溫度變化率為0.0275℃/s，而第一次試驗(yàn)溫度變化率為0.019℃/s，由此可知，第二次試驗(yàn)材料的綜合導(dǎo)熱率超過第一次試驗(yàn)材料的綜合導(dǎo)熱率，第二次試驗(yàn)產(chǎn)品的綜合隔熱性能劣于第一次試驗(yàn)產(chǎn)品的綜合隔熱性能?？山邮墚a(chǎn)品溫度變化率上限為0.025℃/s，第二次試驗(yàn)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(píng)定方法比較成熟，而對(duì)真空高溫絕熱產(chǎn)品的隔熱性能進(jìn)行量化評(píng)定難度很大，通過理論分析和試驗(yàn)研究，本發(fā)明給出了發(fā)動(dòng)機(jī)氣瓶熱防護(hù)層產(chǎn)品絕熱性能的量化評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)過程測(cè)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(píng)定方法能夠排除設(shè)備的加溫能力和測(cè)試工藝過程的影響，該評(píng)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(píng)定。