本发明涉及材料的试验装置及测试方法，特别涉及一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置及测试方法。
背景技术：
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着国民经济的发展和资源环境约束的增强，人们对于高速回转部件疲劳寿命的要求越来越高，相关材料的高周、超高周疲劳研究已成为热点。离心压缩机叶轮等高速回转部件在服役中通常承受介质的冲蚀作用，冲蚀导致的表面缺陷无疑会对高速回转部件的高周、超高周疲劳寿命产生重要影响，因此开展冲蚀环境下材料的高周、超高周疲劳性能测试对于相关高速回转部件的长寿命疲劳设计和安全服役意义重大。
疲劳与冲蚀是导致高速回转部件失效的两种重要模式，离心压缩机叶轮等高速回转部件普遍承受两者的耦合作用。当前针对离心压缩机叶轮、汽轮机叶片、燃气轮机叶片等高速回转部件的疲劳与冲蚀研究已陆续开展，特别是相关新型试验装置的开发更是极大的促进了高速回转部件的疲劳与冲蚀研究。经过本发明的发明人研究发现，目前针对高速回转部件的疲劳与冲蚀试验研究都是独立开展的，试验过程中未能实现疲劳与冲蚀的耦合作用，冲蚀环境下材料的疲劳性能测试尚无法进行。而要实现相关材料在接近部件真实服役工况的冲蚀环境下的疲劳性能测试，有关冲蚀-疲劳试验装置的开发是关键。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置及测试方法，能够实现冲蚀环境下材料的疲劳性能测试。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，包括冲蚀介质形成单元、冲蚀-疲劳试验单元；
所述冲蚀介质形成单元包括供气部件、加料部件及混合部件，所述供气部件为提供流动气体的部件，所述加料部件为提供粉尘、微尘等粒径为100μm以下微颗粒的部件，所述混合部件为能够使流动气体与微颗粒混合的部件，供气部件的出口连接混合部件的气相进口，加料部件的出口连接混合部件的固相进口；
所述冲蚀-疲劳试验单元包括配合的冲蚀环境箱和疲劳试验机，所述冲蚀环境箱内设置至少一个可调节喷枪，可调节喷枪设置为用于与疲劳试验机上的样品配合，可调节喷枪滑动连接在冲蚀环境箱内壁；
所述可调节喷枪包括依次连接的入口段、连接段、出口段，所述入口段、连接段和出口段均设有通孔，入口段通孔、连接段通孔和出口段通孔形成可调节喷枪的内通道，出口段通孔的出口设有扩径口，扩径口内安装喷口芯，所述喷口芯由圆盘管和直管连接形成，圆盘管与扩径口配合，扩径口侧壁安装至少两个限位螺钉，限位螺钉与喷口芯的直管配合，出口段通孔出口与圆盘管通过弹性软管组件连接，连接段与出口段通过插接口连接，插接口的侧壁上设置密封圈。
冲蚀是固体小颗粒以一定的速度、角度对材料表面进行冲击造成的损耗，因而模拟冲蚀环境通常需要进行冲蚀位置和角度的调整，从而达到模拟效果。仅采用载气推动微颗粒难以实现在疲劳性能试验下冲蚀位置和角度的调整。本发明设置可调节喷枪与冲蚀环境箱内壁滑动连接，能够实现喷枪位置的调节。设置出口段出口的扩径口与喷口芯的配合能够实现冲蚀角度的调节。设置插接口，能够通过连接段与出口段连接位置的调整实现冲蚀口位置的调节。本发明通过喷枪位置、冲蚀角度、冲蚀口位置的调节，实现在疲劳性能试验下冲蚀位置和角度的调整。然而，在调节冲蚀角度、冲蚀口位置时，存在以下缺陷，调节冲蚀角度时，部分圆盘管的管壁会封闭部分出口段通孔的出口，从而改变冲蚀介质的流速、组成等，从而难以控制冲蚀条件；调节冲蚀口位置时，冲蚀介质会从插接口缝隙中泄露，也会造成冲蚀条件的控制困难。对于此，本发明采用弹性软管组件连接出口段通孔出口与圆盘管，通孔弹性软管组件对冲蚀介质进行导向，避免部分圆盘管的管壁封闭部分出口段通孔出口的问题；同时，通过在插接口的侧壁上设置密封圈避免冲蚀介质会从插接口缝隙中泄露，从而对冲蚀条件进行控制。
另一方面，一种冲蚀环境下材料疲劳性能的测试方法，提供上述装置，调节可调节喷枪的位置、喷口芯的喷射角度和喷口芯的位置，流动气流带动颗粒从可调节喷枪喷出后，冲击在疲劳试验机上进行疲劳试验的待测样品。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过可调节喷枪的连接方式、结构设计，能够调节疲劳性能测试中的喷枪位置、冲蚀角度、冲蚀口位置，实现在疲劳性能试验下冲蚀位置和角度的调整，从而实现了冲蚀与疲劳的耦合作用，可测试冲蚀环境下材料的疲劳性能。
2.本发明采用弹性软管组件连接出口段通孔出口与圆盘管，同时采用插接口的侧壁上设置密封圈，能够避免冲蚀过程中控制困难。
3.本发明能够实现相关材料在冲蚀环境下的疲劳性能测试，具有操作简单、调节性强、加料稳定、安全环保等优点，能有效获得材料在冲蚀环境下的疲劳性能，是研究材料冲蚀环境下疲劳行为与机理的理想方法。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置结构示意图；
图2为本发明实施例2的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置结构示意图；
图3为本发明实施例1的冲蚀环境箱的结构示意图的剖视图；
图4为本发明实施例2的冲蚀环境箱的结构示意图的剖视图；
图5为本发明实施例的可调节喷枪结构示意图的剖视图；
图6为图5圆圈处放大图；
图7为本发明实施例2的径向导轨布置示意图；
图8为本发明实施例1～2采用的固定耳结构示意图；
图9为本发明实施例1～2可调节喷枪的与出口段连接的连接段端面上的结构示意图；
图10为本发明实施例1～2可调节喷枪的出口段回字形薄壁外侧刻度局部放大图；
其中，1、试样竖直放置的疲劳试验机，1-1、试验机拉杆，2、试样水平放置的疲劳试验机，3、空气压缩机，4、干燥器，5、压力表，6、储气罐，7、阀门a，8、阀门b，9、阀门c，10、玻璃转子流量计，11、气流管道，12、吸入式喷枪，13、气流分布器，14、冲蚀环境箱，14-1、物料入口，14-2、入口气流软管，14-3、导轨，14-4、左瓣箱体，14-5、右瓣箱体，14-6、物料出口，14-7、凸销和凹槽，14-8、橡胶圈，14-9、通孔，15、可调节喷枪，15-1、入口段，15-1-1、管接口，15-1-2、外螺纹接头，15-2、调节段，15-3、连接段，15-4、调节螺母，15-5、止旋销和张紧弹簧，15-6、止旋销孔，15-7、出口段，15-8、喷口芯，15-8-1、圆盘管，15-8-2、直管，15-9、限位螺钉b，15-10、密封圈b，15-11、限位螺钉a，15-12、密封圈a，15-13、固定耳，15-14、半回转限位半槽，15-15、弹性软管组件，15-15-1、螺纹接头，15-15-2、弹性软管，15-15-3、卡箍，16、试样，17、出口气流软管，18、滤筒式除尘器，19、工作台，20、电子秤，21、储料室，22、加料漏斗，23、加料管道，24、螺杆电动机，25、支架，26、调压阀门，27、电子秤显示屏，28、加料螺杆，29、电动机控制器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有技术不能实现疲劳与冲蚀的耦合，从而无法实现冲蚀环境下材料的疲劳性能测试，本发明提出了一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置及测试方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，包括冲蚀介质形成单元、冲蚀-疲劳试验单元；
所述冲蚀介质形成单元包括供气部件、加料部件及混合部件，所述供气部件为提供流动气体的部件，所述加料部件为提供粉尘、微尘等粒径为100μm以下微颗粒的部件，所述混合部件为能够使流动气体与微颗粒混合的部件，供气部件的出口连接混合部件的气相进口，加料部件的出口连接混合部件的固相进口；
所述冲蚀-疲劳试验单元包括配合的冲蚀环境箱和疲劳试验机，所述冲蚀环境箱内设置至少一个可调节喷枪，可调节喷枪设置为用于与疲劳试验机上的样品配合，可调节喷枪滑动连接在冲蚀环境箱内壁；
所述可调节喷枪包括依次连接的入口段、连接段、出口段，所述入口段、连接段和出口段均设有通孔，入口段通孔、连接段通孔和出口段通孔形成可调节喷枪的内通道，出口段通孔的出口设有扩径口，扩径口内安装喷口芯，所述喷口芯由圆盘管和直管连接形成，圆盘管与扩径口配合，扩径口侧壁安装至少两个限位螺钉，限位螺钉与喷口芯的直管配合，出口段通孔出口与圆盘管通过弹性软管组件连接，连接段与出口段通过插接口连接，插接口的侧壁上设置密封圈。
本发明设置可调节喷枪与冲蚀环境箱内壁滑动连接，能够实现喷枪位置的调节。设置出口段出口的扩径口与喷口芯的配合能够实现冲蚀角度的调节。设置插接口，能够通过连接段与出口段连接位置的调整实现冲蚀口位置的调节。本发明通过喷枪位置、冲蚀角度、冲蚀口位置的调节，实现在疲劳性能试验下冲蚀位置和角度的调整。
本发明所述的圆盘管为圆形板状结构，圆形板状结构的侧壁开设通孔，通孔经过圆形板状结构的中心。
本发明所述的弹性软管组件包括弹性软管和连接件，所述连接件例如螺纹接头等，弹性软管通过螺纹接头与出口段通孔出口和圆盘管连接，并能够通过卡箍固定。
本发明采用弹性软管组件连接出口段通孔出口与圆盘管，通孔弹性软管组件对冲蚀介质进行导向，避免部分圆盘管的管壁封闭部分出口段通孔出口的问题；同时，通过在插接口的侧壁上设置密封圈避免冲蚀介质会从插接口缝隙中泄露，从而对冲蚀条件进行控制。
该实施方式的一种或多种实施例中，入口段与连接段通过螺纹连接，外螺纹接头的端面设置密封圈槽。
该实施方式的一种或多种实施例中，入口段与连接段之间设置至少一个调节段，所述调节段内设置通孔，入口段通孔、调节段通孔、连接段通孔和出口段通孔形成可调节喷枪的内通道。通过调节段能够进一步调节冲蚀口位置。
入口段与调节段的连接方式、调节段之间的连接方式、调节段与连接段之间的连接方式和上述入口段与连接段之间的连接方式一致。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述插接口为：连接段设置连接轴颈，出口段设置与连接轴颈配合的内孔。连接轴颈的柱面设置环形密封圈槽，密封圈槽内安装密封圈。
该系列实施例中，与连接轴颈连接的连接段的端面设置半回转限位半槽，出口段内孔的端面设置半回转限位半槽，连接段的半回转限位半槽与出口段的半回转限位半槽配合形成半回转限位槽，连接轴颈连接的连接段端的侧壁设置外螺纹，出口段内孔端侧壁设置外螺纹，连接段的外螺纹与出口段的外螺纹旋向相反，连接段与出口段连接处安装调节螺母，调节螺母与连接段的外螺纹、出口段的外螺纹配合，调节螺母中部空刀槽处有螺钉孔，调节螺母的螺钉孔内安装限位螺钉，调节螺母的限位螺钉伸入至半回转限位槽内。调节螺母为一个环型螺母，内螺纹是由空刀槽分割的两段分别与连接段和出口段圆柱面上的接口处旋向相反的两段螺纹相匹配的螺纹构成。通过旋转调节螺母控制连接段与出口段的距离，实现冲蚀口位置的连续调节。
该系列实施例中，与连接轴颈连接的连接段的端面设置止旋销孔，出口段内孔的端面设置止旋销孔，连接段的止旋销孔与出口段止旋销孔配合，并在配合的止旋销孔安装止旋销。保证连接段与出口段的距离调节。
该系列实施例中，配合的止旋销孔设置至少两组，每组配合的止旋销孔内均安装张紧弹簧。用于消除螺纹间隙。当配合的止旋销孔设置为三组时，即能保证消除螺纹间隙的效果更好，而且能够避免止旋销孔数量过多导致的强度降低。
该实施方式的一种或多种实施例中，冲蚀环境箱内壁设置滑轨，入口段连接与滑轨配合的固定耳。通过固定耳与滑轨的配合使可调节喷枪在冲蚀环境箱内滑动、固定。
冲蚀环境箱分为a、b两类，分别安装在试样竖直放置的疲劳试验机或水平放置的疲劳试验机上。
冲蚀环境箱a为圆筒形分瓣式箱体，箱体中心设有通孔，箱体为轴面对称的两瓣式结构，包括左瓣箱体和右瓣箱体，左瓣箱体与右瓣箱体的结合面通过凸销和凹槽扣合固定；左瓣箱体内部壁面固定轴向导轨，可调节喷枪安装在轴向导轨上；左瓣箱体壁上开有物料入口，在物料入口的外面通过气流软管与气流分布器出口相连；入口内部侧通过气流软管与可调节喷枪入口相连；右瓣箱体下端面设有物料出口，物料出口外侧通过气流软管连接除尘净化单元；左瓣箱体与右瓣箱体通过环绕在其外周的橡胶圈捆扎固定，左瓣箱体与右瓣箱体的结合面通过密封脂或密封垫密封，冲蚀环境箱材质为玻璃钢。
冲蚀环境箱b为圆筒形分瓣式箱体，箱体底部中心设有通孔，箱体为轴面对称的两瓣式结构，包括左瓣箱体和右瓣箱体，左瓣箱体与右瓣箱体的结合面通过凸销和凹槽扣合固定；左瓣箱体、右瓣箱体上端面内侧固定至少2条呈辐射状的径向导轨，在导轨上安装可调节喷枪，可调节喷枪沿导轨径向移动；每条导轨上方均开有物料入口，入口外侧通过气流软管与气流分布器出口对应相连；入口内侧通过气流软管与可调节喷枪入口相连；右瓣箱体下端面开有物料出口，物料出口通过气流软管，与除尘净化单元相连接；左瓣箱体、右瓣箱体底部分别有与疲劳试验机台面相配合的圆弧形挡圈，从而保证冲蚀环境箱b组合后可固定在疲劳试验机台面上；左瓣箱体与右瓣箱体通过环绕在其外周的橡胶圈捆扎固定，左瓣箱体与右瓣箱体的结合面通过密封脂或密封垫密封，冲蚀环境箱材质为玻璃钢。
该实施方式的一种或多种实施例中，混合部件包括吸入式喷枪和气流分布器，吸入式喷枪的出口连接气流分布器的进口，气流分布器的出口连接可调节喷枪的进口。气流分布器为一圆筒形储罐，气流分布器入口与吸入式喷枪出口相连，气流分布器有至少2个出口，每个出口处安装截止阀，截止阀通过气流软管分别与后续冲蚀-疲劳试验单元入口对应相连。
该实施方式的一种或多种实施例中，供气部件包括空气压缩机、储气罐，空气压缩机的出口连接储气罐，储气罐的出口连接混合部件的气相进口。
该实施方式的一种或多种实施例中，加料部件由工作台、电子秤、电子秤显示屏、支架、电动机控制器、螺杆电动机、加料螺杆、储料室、加料漏斗、调压阀门、加料管道构成；工作台上安装电子秤、电动机控制器、支架，电子秤上连接电子秤显示屏；支架上固定储料室，在储料室上安装相通的加料漏斗，螺杆电动机对应加料漏斗安装在支架上，并连接加料螺杆，加料螺杆安装在加料漏斗内腔，螺杆电动机与电动机控制器相连接，储料室通过加料管道与吸入式喷枪相连接，储料室上安装一个调压阀门。
该实施方式的一种或多种实施例中，包括除尘净化单元，冲蚀环境箱的物料出口连接除尘净化单元的进口。实现对掺杂微颗粒的废气进行净化后再排放。
本发明的另一种实施方式，提供了一种冲蚀环境下材料疲劳性能的测试方法，提供上述装置，调节可调节喷枪的位置、喷口芯的喷射角度和喷口芯的位置，流动气流带动颗粒从可调节喷枪喷出后，冲击在疲劳试验机上进行疲劳试验的待测样品。
该实施方式的一种或多种实施例中，可调节喷枪喷出的气流的速度为0～200m/s。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，如图1所示，包括冲蚀介质形成单元、冲蚀-疲劳试验单元、除尘净化单元。
冲蚀介质形成单元主要由供气部件、加料部件、吸入式喷枪12、气流分布器13四部分组成。其中供气部件由空气压缩机3、干燥器4、压力表5、储气罐6、阀门a7、阀门b8、阀门c9、玻璃转子流量计10、气流管道11组成。空气压缩机3与储气罐6相连，且在连接空气压缩机3与储气罐6的气流管道11上设有干燥器4和压力表5，储气罐6通过气流管道11与吸入式喷枪12相连，且在此段气流管道11上设有阀门a7、阀门b8、阀门c9和玻璃转子流量计10，通过调节阀门b8的排空量，使试验需求流量的气体进入吸入式喷枪12。加料部件由工作台19、电子秤20、电子秤显示屏27、电动机控制器29、支架25、安装在支架25上的储料室21、加料漏斗22、螺杆电动机24、加料螺杆28、调压阀门26组成。电子秤20上连接电子秤显示屏27，支架25上固定储料室21，储料室21上设有一个与其连通的加料漏斗22，加料漏斗22上设有一个由螺杆电动机24驱动的加料螺杆28，且储料室21通过加料管道23与吸入式喷枪12连通，螺杆电动机24由电动机控制器29控制，储料室21上安装一个对其内部压力进行调整的调压阀门26。供气部件和加料部件分别与吸入式喷枪12的两入口相连，吸入式喷枪12的出口与气流分布器13的入口相连，气流分布器13的出口与冲蚀环境箱14的入口相连。
冲蚀-疲劳试验单元由试样竖直放置的疲劳试验机(如超声疲劳试验机)1、冲蚀环境箱14、可调节喷枪15组成。冲蚀环境箱14安装在试样竖直放置的疲劳试验机(如超声疲劳试验机)1上，冲蚀环境箱14的入口外侧通过入口气流软管14-2连接气流分布器13的出口，可调节喷枪15的入口通过入口气流软管14-2与冲蚀环境箱14的入口内侧相连。冲蚀环境箱14壁面安装有轴向导轨14-3，可沿导轨14-3改变可调节喷枪15的轴向位置并固定。可调节喷枪15轴线与试样16轴线在同一轴面上。
冲蚀环境箱14，如图3所示，为圆筒形分瓣式箱体，箱体中心设有通孔14-9，箱体为轴面对称的两瓣式结构，包括左瓣箱体14-4和右瓣箱体14-5，左瓣箱体14-4和右瓣箱体14-5的结合面通过凸销和凹槽14-7扣合固定；左瓣箱体14-4内部壁面固定轴向导轨14-3，可调节喷枪15安装在轴向导轨14-3上；左瓣箱体14-4壁上开有物料入口14-1，在物料入口14-1的外面通过入口气流软管14-2与气流分布器13出口相连；物料入口14-1内部侧通过入口气流软管14-2与可调节喷枪15入口相连；右瓣箱体14-5下端面设有物料出口14-6，物料出口14-6外侧通过出口气流软管17连接除尘净化单元；左瓣箱体14-4和右瓣箱体14-5通过环绕在其外周的橡胶圈14-8捆扎固定，左瓣箱体14-4和右瓣箱体14-5的结合面通过密封脂或密封垫密封，冲蚀环境箱14材质为玻璃钢。
可调节喷枪15，如图5～6所示，由入口段15-1、0个或1个或至少2个组合的调节段15-2、连接段15-3、出口段15-7、调节螺母15-4、限位螺钉a15-11、限位螺钉b15-9、密封圈a15-12、密封圈b15-10、止旋销和张紧弹簧15-5、喷口芯15-8组成，入口段15-1、调节段15-2、连接段15-3、出口段15-7都是外径和内孔相同的圆柱体，并依次连接在一起，喷口芯15-8潜入安装在相互匹配的出口段未端内孔内。
入口段15-1的一端设置与入口气流软管14-2内径相匹配的管接口15-1-1，另一端设置与调节段15-2连接部分的内螺纹接口相匹配的外螺纹接头15-1-2，在外螺纹接头15-1-2的端面设置密封圈槽，入口段15-1圆柱面对称焊接两个固定耳15-13。固定耳15-13，如图8所示，是中间为弧面、两边为平面的片状结构，两边平面开设用于固定的螺纹孔。
调节段15-2与入口段15-1相连接的一端，设置与入口段15-1外螺纹接头15-1-2相匹配的内螺纹孔，另一端设置与入口段15-1相同的外螺纹接头，在外螺纹接头的端面设置密封圈槽。
连接段15-3与调节段15-2相连接的一端设置与调节段外螺纹接头相匹配的内螺纹孔，另一端设置连接轴颈，在连接轴颈的圆柱面上设置一条环形密封圈槽；同时在该端的圆柱体末端设置一段螺纹，在有连接轴颈的圆柱体端面上设置半回转限位半槽15-14和止旋销孔15-6，轴颈的长度满足出口段轴向调整量。
出口段15-7与连接段15-3相连接的一端，设置与连接段15-3连接轴颈相匹配的内孔，同时该端面上分别设置与连接段止旋销孔15-6、半回转限位半槽15-14对应的止旋销孔15-6和半回转限位半槽15-14，如图9所示，止旋销孔15-6内安装止旋销和张紧弹簧15-5，在该端的圆柱体上设置一段与连接段螺纹对应且旋向相反的螺纹。
喷口芯15-8是一个圆盘管15-8-1和同轴的直管15-8-2组成的组合体，圆盘管15-8-1为芯部有通孔的且与出口段底部通孔相匹配的圆盘形部分，内孔与调节段15-2、连接段15-3内孔相同，直管15-8-2外侧有标记线。在出口段15-7另一端，设置与圆盘管15-8-1相匹配的底部为圆弧面的扩径口，扩径口的小口通过弹性软管组件15-15(如橡胶管或硅胶管)连接圆盘管15-8-1的进口，弹性软管组件15-15由两个螺纹接头15-15-1、弹性软管(如橡胶管或硅胶管)15-15-2组成，两个螺纹接头15-15-1通过螺纹连接分别连接在扩径口的小口及圆盘管15-8-1的进口，弹性软管15-15-2的两端分别通过卡箍15-15-3固定在两个螺纹接头15-15-1上；出口段最前端为回字形薄壁构成的矩形通孔，垂直于喷口芯15-8转动平面的两壁面分别设置螺钉孔并安装两限位螺钉b15-9，平行于喷口芯15-8转动平面的薄壁外侧标有角度刻度，如图10所示。
调节螺母15-4为一个环型螺母，内螺纹是由空刀槽分割的两段分别与连接段15-3和出口段15-7圆柱面上的接口处旋向相反的两段螺纹相匹配的螺纹构成，调节螺母15-4中部空刀槽处有螺钉孔，可安装限位螺钉a15-11。
将入口段15-1的螺纹接头端面的密封圈槽内安装密封圈a15-12，然后安装到调节段15-2的内螺纹孔内，调节段15-2的数量根据需要确定，在调节段15-2的螺纹接头端面的密封圈槽内安装密封圈a15-12，再安装到连接段15-3的内螺纹孔内，将调节螺母15-4安装到连接段15-3圆柱面的螺纹上，在连接段15-3连接轴颈的密封圈槽内安装密封圈b15-10，在止旋销孔15-6安装止旋销和张紧弹簧15-5，并将连接段15-3连接轴颈安装进出口段15-7的内孔，安装时出口段15-7端面的止旋销孔15-6对准连接段15-3端面的止旋销孔15-6，通过调节螺母15-4将连接段15-3和出口段15-7连接在一起，在调节螺母15-4螺钉孔内安装限位螺钉a15-11，限位螺钉a15-11伸入到连接段15-3的半回转限位半槽15-14和出口段15-7的半回转限位半槽15-14组成的半回转限位槽内；在出口段15-7的另一端底部为圆盘形的孔内安装喷口芯15-8，同时用对应的2个限位螺钉b15-9固定。
调节螺母15-4上的限位螺钉a15-11插进半回转限位槽内，防止过度转动调节螺母15-4，造成连接段15-3与出口段15-7的分离。连接段15-3、出口段15-7端面上对应的止旋销孔15-6为三组，孔内安装止旋销和张紧弹簧15-5，其配合关系为滑动配合，该结构作用是在转动调节螺母15-4时防止其连接件产生转动，并消除调节螺母15-4与其各连接件的螺纹间隙，从而确保可调节喷枪15调节时的连续性和自锁效果，提高和保持调节精度；连接段15-3和出口段15-7的对应端面上的止旋销孔15-6为三组，以平衡张紧弹簧消除螺纹间隙时带来的张紧力分布的不均匀性。调节段15-2形状统一，通过改变调节段15-2的数量以实现可调节喷枪15出口径向位置的分级调节；通过转动连接段15-3与出口段15-7的调节螺母15-4来实现可调节喷枪15出口径向位置在一定范围内的连续调节。
除尘净化单元为一台滤筒式除尘器18，滤筒式除尘器18的入口通过出口气流软管17与冲蚀环境箱14出口相连，排气口置于室外。
试验前，将试样16固定在试样竖直放置的疲劳试验机(如超声疲劳试验机)1上。调整可调节喷枪15，使试样16表面和可调节喷枪15的轴线呈一定的冲击角度。试验时，打开阀门a7、阀门c9，启动空气压缩机3，调节阀门b8，使得玻璃转子流量计10的读数显示到所需要的气体流量，高速干燥气流进入吸入式喷枪12。通过调节阀门b8的排空量，使试验需求流量的气体进入吸入式喷枪12。可调节喷枪15轴向位置改变后，物料也能通过入口气流软管14-2顺利到达可调节喷枪15。启动螺杆电动机24，使加料漏斗22中的颗粒进入储料室21，调节调压阀门26，在外界大气正压和吸入式喷枪12内负压的共同作用下，颗粒进入吸入式喷枪12，和高速气流混合后，进一步通过气流分布器13并从可调节喷枪15喷射出来，冲击安装在试样竖直放置的疲劳试验机(如超声疲劳试验机)1上的试样16，对试样16造成冲蚀。通过冲蚀环境箱14可以观察试样16的试验情况，通过电子秤20的电子秤显示屏27可以观察颗粒消耗情况，通过调节电动机控制器29可以调节加料速度。试验过程中产生的混有微粒和粉尘的气体，经过出口气流软管17，进入滤筒式除尘器18，除尘净化后再排放。当试样16达到试验要求后，关闭电动机控制器29，停止加料，这时可以选择停止试验。
实施例2
冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，如图2所示，包括冲蚀介质形成单元、冲蚀-疲劳试验单元、除尘净化单元。
冲蚀介质形成单元与实施例1相同。
冲蚀-疲劳试验单元由试样水平放置的疲劳试验机(如振动疲劳试验台)2、冲蚀环境箱14、可调节喷枪15组成。冲蚀环境箱14安装在试样水平放置的疲劳试验机(如振动疲劳试验台)2上，冲蚀环境箱14的各入口外侧通过入口气流软管14-2连接气流分布器13的对应出口，各可调节喷枪15的入口通过入口气流软管14-2与冲蚀环境箱14的对应入口内侧相连。冲蚀环境箱14上端面安装有多条径向导轨14-3，可沿导轨14-3改变可调节喷枪15的径向位置并固定。各可调节喷枪15的轴线与对应试样16的轴线在同一轴面上。
冲蚀环境箱14，如图4所示，为圆筒形分瓣式箱体，箱体底部中心设有通孔14-9，箱体为轴面对称的两瓣式结构，包括左瓣箱体14-4和右瓣箱体14-5，左瓣箱体14-4与右瓣箱体14-5的结合面通过凸销和凹槽14-7扣合固定；左瓣箱体14-4、右瓣箱体14-5上端面内侧固定至少2条呈辐射状的径向导轨14-3，如图7所示，在导轨14-3上安装可调节喷枪15，可调节喷枪15沿导轨14-3径向移动；每条导轨14-3上方均开有物料入口14-1，入口外侧通过入口气流软管14-2与气流分布器13出口对应相连；入口内侧通过入口气流软管14-2与可调节喷枪15入口相连；右瓣箱体14-5下端面开有物料出口14-6，物料出口14-6与除尘净化单元相连接；左瓣箱体14-4、右瓣箱体14-5底部分别有与疲劳试验机台面相配合的圆弧形挡圈，从而保证冲蚀环境箱14组合后可固定在疲劳试验机台面上；左瓣箱体14-4与右瓣箱体14-5通过环绕在其外周的橡胶圈14-8捆扎固定，左瓣箱体14-4与右瓣箱体14-5的结合面通过密封脂或密封垫密封，冲蚀环境箱14材质为玻璃钢。
可调节喷枪15与实施例1相同。
除尘净化单元与实施例1相同。
试验前，将1个或多个试样16固定在试样水平放置的疲劳试验机(如振动疲劳试验台)2上。分别调整1个或多个可调节喷枪15，使试样16表面与对应可调节喷枪15轴线呈一定冲击角度。试验时，打开阀门a7、阀门c9，运行空气压缩机3，调节阀门b8，使玻璃转子流量计10的读数显示到所需要的气体流量，高速干燥气流进入吸入式喷枪12。通过调节阀门b8的排空量，使试验需求流量的气体进入吸入式喷枪12。可调节喷枪15径向位置改变后，物料也能通过入口气流软管14-2顺利到达可调节喷枪15。启动螺杆电动机24，使加料漏斗22中的颗粒进入储料室21，调节调压阀门26，在外界大气正压和吸入式喷枪12内负压的共同作用下，颗粒进入吸入式喷枪12，和高速气流混合后，通过气流分布器13形成1股或多股均匀冲蚀介质进而从1个或多个可调节喷枪15喷射出来，冲击安装在试样水平放置的疲劳试验机(如振动疲劳试验台)2上的1个或多个试样16，对1个或多个试样16进行冲蚀。通过冲蚀环境箱14可观察试样16的试验情况，通过电子秤20的电子秤显示屏27可观察颗粒消耗情况，通过调节电动机控制器29可调节加料速度。试验过程中产生的混有微粒和粉尘的气体，经过出口气流软管17，进入滤筒式除尘器18，净化除尘后再排放。当试样16达到试验要求后，关闭电动机控制器29，停止加料，这时可以选择停止试验。
经实际操作验证，本冲蚀-疲劳试验装置可以在常温下对不同材料与结构，在5～100微米的粒径范围内，冲击速度0～200m/s之间，冲击角度-60～ 60度之间的工况下进行冲蚀-疲劳试验。与现有技术相比，能有效获得材料与结构在冲蚀环境下的疲劳特性，具有操作简单、效率高、调节性强、加料稳定、安全环保等优点，是研究材料与结构冲蚀环境下疲劳性能的理想设备。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，包括冲蚀介质形成单元、冲蚀-疲劳试验单元；
所述冲蚀介质形成单元包括供气部件、加料部件及混合部件，所述供气部件为提供流动气体的部件，所述加料部件为提供微颗粒的部件，所述混合部件为能够使流动气体与微颗粒混合的部件，供气部件的出口连接混合部件的气相进口，加料部件的出口连接混合部件的固相进口；
所述冲蚀-疲劳试验单元包括配合的冲蚀环境箱和疲劳试验机，所述冲蚀环境箱内设置至少一个可调节喷枪，可调节喷枪设置为用于与疲劳试验机上的样品配合，可调节喷枪滑动连接在冲蚀环境箱内壁；
所述可调节喷枪包括依次连接的入口段、连接段、出口段，所述入口段、连接段和出口段均设有通孔，入口段通孔、连接段通孔和出口段通孔形成可调节喷枪的内通道，出口段通孔的出口设有扩径口，扩径口内安装喷口芯，所述喷口芯由圆盘管和直管连接形成，圆盘管与扩径口配合，扩径口侧壁安装至少两个限位螺钉，限位螺钉与喷口芯的直管配合，出口段通孔出口与圆盘管通过弹性软管组件连接，连接段与出口段通过插接口连接，插接口的侧壁上设置密封圈。
2.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，入口段与连接段通过螺纹连接，外螺纹接头的端面设置密封圈槽；
或，入口段与连接段之间设置至少一个调节段，所述调节段内设置通孔，入口段通孔、调节段通孔、连接段通孔和出口段通孔形成可调节喷枪的内通道。
3.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，所述插接口为：连接段设置连接轴颈，出口段设置与连接轴颈配合的内孔。
4.如权利要求3所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，与连接轴颈连接的连接段的端面设置半回转限位半槽，出口段内孔的端面设置半回转限位半槽，连接段的半回转限位半槽与出口段的半回转限位半槽配合形成半回转限位槽，连接轴颈连接的连接段端的侧壁设置外螺纹，出口段内孔端侧壁设置外螺纹，连接段的外螺纹与出口段的外螺纹旋向相反，连接段与出口段连接处安装调节螺母，调节螺母与连接段的外螺纹、出口段的外螺纹配合，调节螺母中部空刀槽处有螺钉孔，调节螺母的螺钉孔内安装限位螺钉，调节螺母的限位螺钉伸入至半回转限位槽内；
或，与连接轴颈连接的连接段的端面设置止旋销孔，出口段内孔的端面设置止旋销孔，连接段的止旋销孔与出口段的止旋销孔配合，并在配合的止旋销孔内安装止旋销；
或，配合的止旋销孔设置为三组，每组配合的止旋销孔内均安装张紧弹簧。
5.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，冲蚀环境箱内壁设置滑轨，入口段连接与滑轨配合的固定耳。
6.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，混合部件包括吸入式喷枪和气流分布器，吸入式喷枪的出口连接气流分布器的进口，气流分布器的出口连接可调节喷枪的进口。
7.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，供气部件包括空气压缩机、储气罐，空气压缩机的出口连接储气罐，储气罐的出口连接混合部件的气相进口。
8.如权利要求1所述的冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置，其特征是，包括除尘净化单元，冲蚀环境箱的物料出口连接除尘净化单元的进口。
9.一种冲蚀环境下材料疲劳性能的测试方法，其特征是，提供权利要求装置，调节可调节喷枪的位置、喷口芯的喷射角度和喷口芯的位置，流动气体带动颗粒从可调节喷枪喷出后，冲击在疲劳试验机上进行疲劳试验的待测样品。
10.如权利要求9所述的冲蚀环境下材料疲劳性能的测试方法，其特征是，可调节喷枪喷出的气流的速度为0～200m/s。
技术总结