涡轮导叶片表面MEMS高温测量技术

利用MEMS微制造集成技术,在航空发动机涡轮叶片表面成功地制作了薄膜高温温度传感器,攻克了叶片表面高温绝缘、曲表面光刻及高温可靠导线互联等一系列关键技术难关。对薄膜传感器及高温连线系统进行了一系列温度循环测量试验,读数可靠稳定、重复性好,并承受住了苛刻的振动冲击试验(10~2000Hz/40g的振动及8g的半正弦波冲力试验)。该涡轮叶片表面MEMS原位集成热电偶薄膜传感器也经历了温度高达1200℃的航空发动机燃动环境下燃气压力0.5MPa、热流量1.24L·J/(kg·K)的测试,获得了可靠的气动环境温度。该传感器尺寸小而且可以批量地形成传感器阵列,尽可能地避免了传感器对气动环境的扰动及叶片本身的破坏,而且便于安装和连接,可以用于航空发动机涡轮部位的高温温度测量。

基于双层薄膜热电偶的热障涂层隔温温度精确测量

为了解决热障涂层隔温温度测量方法缺乏规范性及精确测量体系欠缺的问题,提出在热障涂层上、下两侧制作薄膜型热电偶测量热障涂层隔温温度的试验方案,利用MEMS工艺在热障涂层两侧实现Pt/PtRh薄膜型(<1 um厚)热电偶微制造工艺,进行热障涂层在高温热流动态环境下的隔温效果初步测定试验,并提出1种热障涂层隔温效果的标准化测量体系与测量规范。结果表明:该Pt/PtRh薄膜型传感器可以测量1200℃左右的高温。