膜涂層高溫抗氧化及耐燒蝕性能測(cè)試技術(shù)規(guī)范編制說明

中國(guó)表面工程協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《膜/涂層高溫抗氧化及耐燒蝕性能測(cè)試技術(shù)要求》編制說明《技術(shù)要求》編制組2025年4月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、標(biāo)準(zhǔn)的編制說明應(yīng)包含的主要內(nèi)容 1（一）工作簡(jiǎn)況(必要項(xiàng)） 1（二）制定（修訂）標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義（重要項(xiàng)、需充分說明） 2（三）主要起草過程（必要項(xiàng)） 3（四）制定（修訂）標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系(必要項(xiàng)) 3（五）主要條款的說明(重要項(xiàng)) 3（六）重大意見分歧處理依據(jù)和結(jié)果（必要項(xiàng)） 9（七）采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的，說明采標(biāo)程度，以及國(guó)內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比情況（選填項(xiàng)，無此項(xiàng)，刪除） 10（八）貫徹標(biāo)準(zhǔn)的措施建議（必要項(xiàng)） 10（九）其他應(yīng)說明的事項(xiàng)(選填項(xiàng)) 11一、標(biāo)準(zhǔn)的編制說明應(yīng)包含的主要內(nèi)容（一）工作簡(jiǎn)況(必要項(xiàng)）1、任務(wù)來源膜/涂層材料在航空航天與高超聲速裝備，新能源與環(huán)保領(lǐng)域，生物醫(yī)療，電子與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，智能制造與工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域有著舉足輕重的地位?；鹧婵己说谋匾詣t是通過模擬極端條件，確保膜/涂層材料在高溫環(huán)境中的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而確保設(shè)備和人員的安全、滿足行業(yè)規(guī)范及法規(guī)要求，降低潛在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。在現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)中，火焰考核已成為不可忽視的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)文獻(xiàn)、圖書查閱，膜/涂層高溫抗氧化及耐燒蝕標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目尚無對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目在制定過程中，綜合考慮材料在不同溫度、不同適用情況，結(jié)合靜、動(dòng)態(tài)、循環(huán)氧化，針對(duì)膜/涂層材料予以分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的燒蝕考核方法。為保障標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，促進(jìn)行業(yè)規(guī)范快速發(fā)展，北京理工大學(xué)向中國(guó)表面工程協(xié)會(huì)自主申報(bào)了《膜/涂層高溫抗氧化及耐燒蝕性能測(cè)試技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)要求》）。經(jīng)標(biāo)委會(huì)組織專家審查后，予以立項(xiàng)編制，項(xiàng)目編號(hào)***。2、起草單位、參編單位起草單位：北京理工大學(xué)參編單位：航天材料及工藝研究所；北京動(dòng)力機(jī)械研究所；航天特種材料及工藝技術(shù)研究所；北京星航機(jī)電裝備有限公司；北京機(jī)電工程總體設(shè)計(jì)部；航天科工空間工程發(fā)展有限公司；北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心；北京理工大學(xué)唐山研究院3、主要起草人柳彥博；。。。。。。。。。。。。。。。陳東；董?。ǘ┲贫ǎㄐ抻啠?biāo)準(zhǔn)的必要性和意義（重要項(xiàng)、需充分說明）膜/涂層在高溫抗氧化燒蝕防護(hù)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，而且吸引了大量高校、企業(yè)單位。這類膜涂層由于服役工況有所不同，關(guān)注的特種性能具有差異性，篩選的考核方式直接影響構(gòu)件使用壽命和安全性。為了服務(wù)膜/涂層材料考核和生命周期評(píng)價(jià)，規(guī)避由于測(cè)試設(shè)備、條件、流程差異較大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可比性差，難以進(jìn)行有效對(duì)比和評(píng)估問題，亟待將膜/涂層抗氧化燒蝕涂層統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。為膜涂層材料在高溫極端環(huán)境下的應(yīng)用提供有力支撐的同時(shí)，對(duì)于材料設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有指導(dǎo)意義?。ㄈ┲饕鸩葸^程（必要項(xiàng)）綜合性敘述，不以時(shí)間過程記錄。如資料收集、調(diào)研、試驗(yàn)論證、擬稿、征求意見、整理送審等內(nèi)容。從接到標(biāo)準(zhǔn)的編寫任務(wù)開始，北京理工大學(xué)成立標(biāo)準(zhǔn)編制組，并組織召開了編制討論會(huì)，制訂了具體的工作計(jì)劃，明確了技術(shù)路線，并根據(jù)工作需要對(duì)組內(nèi)成員進(jìn)行任務(wù)分工。2024年10月，編制組完成了《技術(shù)要求》（初稿），在廣泛征求各方專家和生產(chǎn)企業(yè)的意見和建議后，編制組編寫完成《技術(shù)要求》（征求意見稿），并發(fā)送相關(guān)單位進(jìn)行了意見征詢。根據(jù)反饋意見，編制組對(duì)《技術(shù)要求》（征求意見稿）進(jìn)行了完善，并開展了征求意見。2025年5月，根據(jù)征求意見情況，進(jìn)一步調(diào)整完善技術(shù)要求文本，形成《技術(shù)要求》（送審稿），上報(bào)中國(guó)表面工程協(xié)會(huì)。（四）制定（修訂）標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系(必要項(xiàng))本技術(shù)要求與現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突。（五）主要條款的說明(重要項(xiàng))如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等的論據(jù)（包括試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)增列新舊標(biāo)水平的對(duì)比。主要試驗(yàn)（驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告。5.1內(nèi)容框架本技術(shù)條件由以下5部分組成，包括：（1）范圍（2）規(guī)范性引用文件（3）術(shù)語(yǔ)與定義（4）一般要求（5）結(jié)果處理（6）測(cè)試裝置、測(cè)試方法及測(cè)試程序此外，包括附錄A，B部分。5.2技術(shù)內(nèi)容5.2.1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了膜/涂層高溫抗氧化及耐燒蝕性能的試驗(yàn)方法和要求，包括試驗(yàn)儀器/裝置、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序及結(jié)果處理。本標(biāo)準(zhǔn)適用于金屬、陶瓷、有機(jī)物及復(fù)合材料膜/涂層的抗氧化燒蝕性能測(cè)試。材料樣品以及零件、構(gòu)件的抗氧化燒蝕性能測(cè)試可參照?qǐng)?zhí)行。5.2.2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3863-2008工業(yè)氧GB/T4842-2017氬GB/T8979-2008純氮、高純氮和超純氮GB/T3634.1-2006氫氣第1部分工業(yè)氫HG/T3661.2工業(yè)燃?xì)馇懈詈附佑帽镚B6537-20183號(hào)噴氣燃料GB/T30429-2013工業(yè)熱電偶GB/T25352-2010隔熱隔音材料耐燒穿試驗(yàn)方法GB/T35141-2017插入式紅外輻射測(cè)溫儀技術(shù)規(guī)范GB/T3284-2015石英玻璃化學(xué)成分分析方法GB/T10067.3-2015電熱裝置基本技術(shù)條件第3部分:感應(yīng)電熱裝置YS/T1344.3-2020摻錫氧化銦粉化學(xué)分析方法第3部分：物相分析X射線衍射分析方法YY/T0756-2009光學(xué)和光學(xué)儀器激光和激光相關(guān)設(shè)備激光光束功率(能量)密度分布的試驗(yàn)方法5.2.3術(shù)語(yǔ)與定義5.2.3.1抗氧化Anti-oxidation5.2.3.1.1爐燒抗氧化試驗(yàn)方法testmethodforfurnace-heatinganti-oxidation以加熱爐為熱源，對(duì)膜/涂層氧化性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.1.2石英燈（氙氣/鹵素?zé)簦┛寡趸囼?yàn)方法testmethodforquartzlampanti-oxidation以石英燈（氙氣/鹵素?zé)簦闊嵩?，?duì)膜/涂層氧化性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.1.3感應(yīng)加熱抗氧化試驗(yàn)方法testmethodforinductionheatinganti-oxidation以渦流加熱產(chǎn)生為熱源，對(duì)膜/涂層氧化性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.1.4電阻內(nèi)熱法抗氧化試驗(yàn)方法testmethodforresistanceinternalHeatinganti-oxidation以外接電源產(chǎn)生焦耳熱為熱源，對(duì)膜/涂層氧化性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.1.5循環(huán)式/周期型氧化Cyclic/Periodicanti-Oxidation采用上述5.2.3.1.1描述的試驗(yàn)方法，對(duì)膜/涂層多次重復(fù)抗氧化試驗(yàn)，用于評(píng)估膜/涂層的抗氧化性。5.2.3.2耐燒蝕Ablationresistance5.2.3.2.1氧-乙炔試驗(yàn)方法testmethodforoxyacetyleneablationresistance以氧一乙炔火焰為熱源，對(duì)膜/涂層耐燒蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.2.2超音速燒蝕試驗(yàn)方法testmethodforhighvelocityablationresistance以超音速火焰為熱源，對(duì)膜/涂層耐燒蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.2.3等離子燒蝕試驗(yàn)方法testmethodforarcablationresistance以等離子火焰為熱源，對(duì)膜/涂層進(jìn)行耐燒蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法5.2.3.2.4激光燒蝕試驗(yàn)方法testmethodforlaserablationresistance以激光為熱源，對(duì)膜/涂層進(jìn)行耐燒蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)的方法。5.2.3.2.5循環(huán)式/周期型耐燒蝕試驗(yàn)方法Cyclic/Periodicablation采用上述5.2.3.2.4描述的試驗(yàn)方法，對(duì)膜/涂層多次重復(fù)耐燒蝕試驗(yàn)，用于評(píng)估膜/涂層的抗耐燒蝕性能。5.2.4一般要求5.2.4.1通用試驗(yàn)儀器5.2.4.1.1通用實(shí)驗(yàn)儀器要求a）精密天平：感量0.0001g，量程0～5kg。b）游標(biāo)卡尺：精度為0.01mm，量程0～150mm。c）尖頭千分尺：精度為0.01mm，量程為0～300mm。d）電秒表：精度0.01s。e)電子掃描顯微鏡：空間分辨率1～3nm。f）X射線衍射儀：2θ角度分辨率0.001°～0.01°,精度1%。5.2.4.2通用試驗(yàn)儀器應(yīng)按有關(guān)規(guī)范檢定5.2.4.2.1熱電偶檢驗(yàn)規(guī)范按GB/T30429-2013的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.2.2火焰（射流）熱流密度標(biāo)定具體程序按GB/T25352-2010的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.2.3感應(yīng)電熱裝置的技術(shù)要求按GB/T10067.34-2015的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.2.4激光器的選用要求按QJ2082A-96的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.2.5激光光束功率(能量)密度分布按YY/T0756-2009的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.3氣體要求試驗(yàn)用乙炔純度按GB6819-2004的規(guī)定執(zhí)行；氬氣純度按GB/T4842-2017的規(guī)定執(zhí)行；氮?dú)獍碐B/T8979-2008中高純氮的指標(biāo)執(zhí)行；氧氣純度按GB/T3863-2008的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.4航空煤油標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)用航空煤油規(guī)格按GB6537-2018的規(guī)定執(zhí)行。5.2.4.5結(jié)果處理本技術(shù)要求規(guī)定了膜/涂層抗氧化及耐燒蝕后的結(jié)果處理，包括膜/涂層質(zhì)量燒蝕率、線燒蝕率、熱流密度等公式以及物相及成分分析參考規(guī)范。5.2.6測(cè)試裝置、測(cè)試條件及測(cè)試程序本技術(shù)要求規(guī)定了8種常見膜/涂層氧化及耐燒蝕測(cè)試，如石英燈、爐燒法氧乙炔、等離子等方法，每種考核方式詳細(xì)描述了從測(cè)試裝置，測(cè)試體條件以及測(cè)試程序相關(guān)內(nèi)容。5.2.7包括附錄A，B部分本技術(shù)要求在附錄A部分要求了每種考核方式的試驗(yàn)報(bào)告格式要求，附錄B部分則要求了爐燒法均溫區(qū)域以及紅外測(cè)溫儀的標(biāo)定規(guī)范。（六）重大意見分歧處理依據(jù)和結(jié)果（必要項(xiàng)）該標(biāo)準(zhǔn)編制過程的重大分歧主要包括膜涂層的表面溫度監(jiān)控以及焰流速度檢測(cè)兩大方面。膜/涂層表面溫度監(jiān)控：起初撰寫過程，則是利用熱電偶進(jìn)行試樣表面溫度測(cè)量，但由于復(fù)雜工況使用時(shí)，熱電偶會(huì)由于接觸松動(dòng)、受電磁干擾、溫度窗口（1600℃以下）局限性等造成測(cè)量誤差。本標(biāo)準(zhǔn)引入了非接觸式紅外測(cè)溫儀，特別針對(duì)1600℃以上高溫領(lǐng)域，另外考慮紅外測(cè)溫對(duì)于透明物體以及塵埃、煙霧環(huán)境較為敏感，故此對(duì)于紅外測(cè)溫裝置的標(biāo)溫是基于熱電偶結(jié)合熱流密度的結(jié)合方式，這樣一來能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量物體表面溫度，同時(shí)兼顧較寬的溫度區(qū)間。速度范圍：膜/涂層樣品的燒蝕考核與射流的速度高度相關(guān)。一般地，燃流速度越大，膜/涂層表面熱荷越大，會(huì)引起傳熱更為迅速，材料蒸發(fā)、熔化、裂解更加頻繁，同時(shí)高速氣流引發(fā)強(qiáng)烈的激波效應(yīng)進(jìn)一步增加熱負(fù)荷效應(yīng)。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)無相關(guān)約束，本技術(shù)內(nèi)容是基于熱焓探針進(jìn)行射流介質(zhì)速度測(cè)量與計(jì)算，保證了試樣考核溫度的同時(shí)，兼顧了射流速度數(shù)據(jù)的測(cè)算，對(duì)膜/涂層抗氧化及燒蝕復(fù)現(xiàn)性以及準(zhǔn)確性提供一定保證。（七）采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的，說明采標(biāo)程度