エロージョン試験機


宇宙環境をシュミレートするため、約5000Kに加熱した様々な組成のガスを約2000m/secの高速で試験片に吹き付け、材料表面の変質・摩耗などを測定する装置です。


加熱方式 アーク加熱
気流温度 〜5,000K
気流速度 〜2000m/sec
試験時間 120分以下
供試体 最大 50×50mm平板
及び三次元曲面部材
計測系 供試体表面温度:赤外線温度計
供試体表面観察:高解像度ビデオ装置

2000℃ マッハ3のエロージョン試験



 本試験機は、アーク加熱風洞として知られている試験装置で、Ar,N2,あるいは大気組成のガスを、ヒュールス型アークヒーターで加熱し、真空槽中へ吹き出します。この高温・高速気流中に試料を置き、材料の耐熱性や表面損傷度を評価する装置です。
 本試験装置は、高速飛行物体の空力加熱特性の評価に用いられる装置で、国内ではJAXA/NAL(航空宇宙技術研究所)を始め、いくつかの大学にも設置されておりますが、当設備は広く一般の方々に、材料評価用として簡便に使用していただける数少ない設備です。
最大出力20kWのプラズマガスを、片側15°の超高速ノズルを通して真空槽中に噴出します。真空槽内で移動可能な試料ホルダーを有し、ガス流中に試料をさらします。ガスは真空ポンプで排出することにより槽内圧力を一定に保ち、高温ガスの流速を維持します。
現在使用出来る導入ガスは、Ar、N2、O2で、2時間までの連続運転が可能です。
N2 +O2 で1g/sec(50Nl/min)の流量で真空槽内圧力は1kPaほどになります。ガス加熱率は2MW/m2、試料表面温度は材質によって異なりますが、セラミックスで1700℃に達し、放射温度計や熱電対で計測できます。
セラミックスなどの耐熱材料の高温ガス暴露による重量減少、耐熱コーティングの耐久性、アブレーション材料の特性評価などに利用されています。
 ガス流は、φ75,100mmのノズルから2000m/secの高速で噴出し、ガス流中の材料を1700℃まで加熱することができます。アークヒーターの電流、ガス流量および試料のノズル出口からの距離と角度を変えることにより、加熱率を調整できます。
 これまでの実績から、連続2時間の運転が可能で、超音速機や高速飛翔体用材料、エンジン部品および耐熱セラミックス材料などの評価に使用されています。
 また、2MW/m2程度の熱流束が得られるので、各種耐熱コーティングの急速加熱による熱衝撃性の評価、アブレーション材料の評価にも使用されています。

試験の様子
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・超耐環境性先進材料試験 ・LE7-A断熱シェル用FRP ・アブレータ・高耐熱タイルのエロージョン試験 ・表面触媒性評価用較正モジュール・機能確認試験・C/Cの高温大気中酸化・セラミックス、C/Cのエロージョン性・フレーム外位置試料の昇温・セラミックスの耐エロージョン性・Si3N4、CMCの耐エロージョン性・リーディングエツジのエロージョン・バーナー材料のエロージョン試験熱流束・分光計測

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