颜景军，杨丽，周益春,2

(1. 湘潭大学，湖南 湘潭 411105；2. 西安电子科技大学，陕西 西安 710126）

0 引言

涡轮叶片热障涂层服役在高温、高速旋转、冲蚀、腐蚀等热力化载荷耦合的环境下[1,2]，依靠常规的拉伸、氧化、热力疲劳等实验方法难以准确研究其失效机制，传统的非接触式无损检测方法很难捕捉其在热应力、离心力、气动力等复杂载荷作用下的损伤演变信息。研制涡轮叶片热障涂层热力化耦合模拟测试装置，实现高速旋转热障涂层与燃气交互作用下湍流、热斑以及复杂应力场的模拟和检测，对分析工作叶片热障涂层的破坏机理与服役可靠性至关重要[3]。

针对热障涂层的热冲击考核测试国内外开展了大量研究[4-6]，北京航空材料研究院、北京科技大学等通过考核热障涂层的热循环寿命，指导新型涂层的设计与工艺优化[7-9]，湘潭大学通过声发射技术与数字图像相关法结合的方式首次实现了导向叶片热障涂层在服役过程中应变演化和裂纹损伤模式的实时检测[10]。荷兰NLC 和加拿大NRC 研制的LCS-4 系列高速燃气装置通过燃烧柴油等产生高温、高压燃气对样品进行加热，实现热障涂层样品在旋转状态下的考核[11]。美国cincinnati 大学研制的动态模拟装置将热障涂层样品固定在旋转轴上模拟离心力，燃气喷枪对多个旋转样品同时进行加热[12]。中国航发动研所、涡轮院等在核心机或整机试验台上开展了涡轮叶片动应力测试[13,14]，实验时在发动机前端布置引电器，通过全转速范围试车测试涡轮叶片的共振频率、共振转速以及高周疲劳损伤。……