本發明專利技術公開了一種網狀多孔電熱材料的氣氛相容性實驗設備與方法。該設備由氣源及其流量控制系統、氣體除水除氧系統、高溫爐及真空系統、電阻測量系統及尾氣處理系統構成，將電熱材料發熱體放置在水平管式高溫爐中，通過鎳絲由氣密封耐輻照圓形電連接器引出，實時測量電阻值，將混合氣體通入到高溫爐中，加熱到900±20℃，保溫5分鐘，停止加熱，自然冷卻到550℃，隨后再升溫至900±20℃，保溫5分鐘，如此進行40個實驗周期。采用氨氣、氮氣和氫氣的混合氣體模擬肼分解氣氛安全有效地解決了內置式多孔加熱器的網狀多孔電熱材料與肼分解氣氛的相容性試驗，本方法和設備也適用其他材料的其他氣氛相容性實驗。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電熱材料的氣氛相容性實驗技術，具體為一種內置式多孔加熱器的。
技術介紹
內置式多孔加熱器將應用在空間飛行器電熱推力器上，用于加熱推進劑(或者使推進劑加熱分解)，產生的大量高溫氣體從拉瓦管噴出，產生推力，調整飛行器的姿態和軌道。電熱推力器具有節約星上能源，結構簡單(推力室與加熱器一體化)，使用方便等優點。以電熱肼推力器為例，與目前采用的肼催化分解式推力器相比它的突出優點是免用催化劑，提高推力器的可靠性和衛星的使用壽命，同時還能節約星上能源。但由于推進劑肼直接與內置式多孔加熱器的網狀多孔電熱材料接觸，對網狀多孔電熱材料與肼及其分解氣體的相容性提出了很高的要求。 電熱肼推力器工作前，內置式多孔加熱器將推力室加熱到450°C以上，工作時，肼直接噴射到發熱體表面，促使肼熱分解，其熱分解反應為放熱反應，分解后氣體溫度能達900°C左右，肼分解產物尤其是氨氣在高溫時腐蝕性極強，因此必須進行內置式多孔加熱器網狀多孔電熱材料與肼分解氣氛的相容性實驗。考慮到肼有劇毒，但其本身對金屬材料的腐蝕性不強，因此采用肼的分解產物即氨氣、氮氣和氫氣按照一定配比來模擬肼氣氛相容性實驗，肼在加熱或者催化劑的條件下發生如下反應權利要求1.一種網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于該設備包括氣源及流量控制系統、氣體除水除氧系統、高溫爐及真空系統、電阻測量系統和尾氣處理系統；所述氣源及流量控制系統包括氣源和流量控制系統；氣源由純液氨、純氮氣和純氫氣組成；氣源經流量控制系統進入氣體除水除氧系統；所述高溫爐及真空系統由水平管式高溫爐、進氣端法蘭、出氣端法蘭、壓力真空表、球閥、氣密封耐輻照圓形電連接器和真空機械泵組成；水平管式高溫爐的爐管兩端分別接進氣端法蘭和出氣端法蘭，進氣端法蘭上接氣密封耐輻照圓形電連接器，進氣端法蘭側壁開口接壓力真空表，氣體除水除氧系統通過氧氣管連接球閥，球閥連接進氣端法蘭；出氣端法蘭通過細不銹鋼管與玻璃三通相連，玻璃三通的一端連接真空機械泵，另一端連接尾氣處理系統；所述電阻測量系統包括無熱電勢開關和電阻測量儀；無熱電勢開關與氣密封耐輻照圓形電連接器相連，智能型直流低電阻測量儀連接無熱電勢開關；氣密封耐輻照圓形電連接器通過鎳絲連接水平管式高溫爐內的電熱材料。2.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于所述氣體除水除氧系統包括至少一個除水干燥塔和至少一個除氧干燥塔；所述除水干燥塔內裝有鈉石灰或堿石灰，所述除氧干燥塔內裝有活性鎳脫氧劑。3.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于所述尾氣處理系統連接于玻璃三通的另一端；尾氣處理系統包括前端的除水塔和后端的尾氣處理塔；除水塔內裝載鈉石灰或堿石灰，尾氣處理塔為安裝了倒扣漏斗的盛水燒杯。4.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于進氣端法蘭與水平管式高溫爐的爐管之間采用氟橡膠密封圈密封，出氣端法蘭與細不銹鋼管之間采用氟橡膠密封圈密封。5.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于所述進氣端法蘭用升降臺支撐，出氣端法蘭外圓及伸出的細不銹鋼管上纏繞細銅管用作水冷套。6.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于所述氣密封耐輻照圓形電連接器為19針或者25針，兩端均用錫焊的方法焊接細銅線，氣密封耐輻照圓形電連接器一端的細銅線在高溫爐及真空系統內與純鎳絲錫焊在一起，氣密封耐輻照圓形電連接器另一端的細銅線與無熱電勢開關相連。7.根據權利要求1所述的網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于所述流量控制器上有三個玻璃轉子流量計，按配比分別控制三種氣體的流量；所述真空機械泵上安裝電磁阻斷閥，防止真空機械泵油倒吸。8.—種網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗方法，其特征在于具體步驟如下1)器件安裝將網狀多孔電熱材料發熱體兩端分別接純鎳絲，發熱體與純鎳絲間用細鎳鉻絲纏繞緊固，發熱體及純鎳絲外套石英管或氧化鋁陶瓷管；將發熱體放置在水平管式高溫爐管的中央并固定，純鎳絲與氣密封耐輻照圓形電連接器相連，由無熱電勢開關控制電阻測量儀測量樣品電阻值，檢測各連接處是否牢靠，復查各儀表、管路、氣源是否正確無誤；2)操作過程確定實驗條件根據電熱肼推力器工作狀態決定實驗參數，推力器點火時加熱器斷電，發熱體應承受900°C高溫，推力器多次點火，總的點火時間為10000秒；為模擬點火狀態，設計900°C至550°C的交變實驗，900°C保溫時間為12000秒；具體實驗參數水平管式高溫爐通電加熱到900±20°C，保溫5分鐘，停止加熱，自然冷卻到550°C，隨后再升溫至900±20°C，保溫5分鐘，如此進行40個實驗周期；實驗前先用真空機械泵抽真空30min，保證真空室內及管路壓強在IOPa以下，關閉真空機械泵，然后按照配比調節氨氣、氮氣和氫氣流量，當真空室達大氣壓強時將尾氣經尾氣處理系統排入大氣，并開始加熱，開啟水冷，從開始加熱起測量電熱材料樣品的電阻值并做好記錄，以后從50°C開始，每隔50°C記錄一次電阻值，直到900°C，在900°C保溫時記錄三次電阻值，升溫速率10°C /min，實驗完成后冷至室溫，關閉各實驗裝置；3)相容性實驗結果分析根據實驗記錄繪制電阻與溫度及實驗周次關系圖等，取出實驗后樣品進行XRD，SEM分析。9.根據權利要求8所述網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗方法，其特征在于所述玻璃轉子流量計讀數控制的配比與氣體實際流量配比不同，不同氣體在不同工作條件下的讀數值在室溫及較小流量下采用公式10.一種如權利要求8所述網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗方法的應用，其特征在于該方法用于對航天飛行器姿、軌控推力器熱控裝置所用的內置式多孔加熱器的網狀多孔電熱材料的氣氛相容性試驗。全文摘要本專利技術公開了一種網狀多孔電熱材料的氣氛相容性實驗設備與方法。該設備由氣源及其流量控制系統、氣體除水除氧系統、高溫爐及真空系統、電阻測量系統及尾氣處理系統構成，將電熱材料發熱體放置在水平管式高溫爐中，通過鎳絲由氣密封耐輻照圓形電連接器引出，實時測量電阻值，將混合氣體通入到高溫爐中，加熱到900±20℃，保溫5分鐘，停止加熱，自然冷卻到550℃，隨后再升溫至900±20℃，保溫5分鐘，如此進行40個實驗周期。采用氨氣、氮氣和氫氣的混合氣體模擬肼分解氣氛安全有效地解決了內置式多孔加熱器的網狀多孔電熱材料與肼分解氣氛的相容性試驗，本方法和設備也適用其他材料的其他氣氛相容性實驗。文檔編號G01N17/00GK102998245SQ20111027881公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日專利技術者李曙, 張月來, 易凡, 段德莉, 丁筱筠, 張榮祿, 劉陽 申請人:中國科學院金屬研究所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種網狀多孔電熱材料氣氛相容性實驗設備，其特征在于：該設備包括氣源及流量控制系統、氣體除水除氧系統、高溫爐及真空系統、電阻測量系統和尾氣處理系統；所述氣源及流量控制系統包括氣源和流量控制系統；氣源由純液氨、純氮氣和純氫氣組成；氣源經流量控制系統進入氣體除水除氧系統；所述高溫爐及真空系統由水平管式高溫爐、進氣端法蘭、出氣端法蘭、壓力真空表、球閥、氣密封耐輻照圓形電連接器和真空機械泵組成；水平管式高溫爐的爐管兩端分別接進氣端法蘭和出氣端法蘭，進氣端法蘭上接氣密封耐輻照圓形電連接器，進氣端法蘭側壁開口接壓力真空表，氣體除水除氧系統通過氧氣管連接球閥，球閥連接進氣端法蘭；出氣端法蘭通過細不銹鋼管與玻璃三通相連，玻璃三通的一端連接真空機械泵，另一端連接尾氣處理系統；所述電阻測量系統包括無熱電勢開關和電阻測量儀；無熱電勢開關與氣密封耐輻照圓形電連接器相連，智能型直流低電阻測量儀連接無熱電勢開關；氣密封耐輻照圓形電連接器通過鎳絲連接水平管式高溫爐內的電熱材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李曙，張月來，易凡，段德莉，丁筱筠，張榮祿，劉陽，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。