[發(fā)明專利]一種用于應(yīng)力場中氫擴散測量的加載裝置及加載方式

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910219680.5
• 申請日: 2009-11-04
• 公開（公告）號: CN101706409A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 權(quán)高峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 陳紅燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在薄膜狀金屬樣品中產(chǎn)生給定應(yīng)力場的裝置，采用一對剛 性框架和附屬件，配合氫滲透雙電解池，可實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)任意改變薄膜內(nèi) 氫滲透方向上的力學(xué)場，即應(yīng)力場大小、方向及其梯度，從而改變氫擴散的條 件，模擬實際材料中氫的擴散條件，為氫擴散理論研究和材料氫脆/氫腐蝕破壞 機制提供先進的研究手段。

背景技術(shù)

氫在金屬材料中的擴散動力學(xué)研究一般采用“雙電解池法”，即在待測薄 膜試樣的兩面各有一個電解池：一個為充氫電解池，另一側(cè)為氧化電解池。采 用這種方法測得的穿過金屬薄膜的氫擴散動力學(xué)過程，如氫通量、氫擴散速度、 氫擴散系數(shù)等，只能在無外加應(yīng)力的材料中進行。而在通常的涉及氫腐蝕、氫 脆等氫危害的鋼鐵及其他金屬材料結(jié)構(gòu)中，均存在很高的外加應(yīng)力，而且應(yīng)力 場存在較高的梯度。常規(guī)的無外加應(yīng)力條件測定的氫擴散動力學(xué)參數(shù)無法真實 反映氫在材料中的運動情況，從而對氫腐蝕、氫滲透以及氫脆敏感性評估帶來 很大的誤差，導(dǎo)致定量的工程計算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，為結(jié)果安全設(shè)計和評估 帶來不確定性?？梢姡瑢嶋H的工程結(jié)構(gòu)中發(fā)生的氫擴散總是和一定的應(yīng)力-應(yīng) 變場聯(lián)系在一起的，而且往往存在很大的應(yīng)力一應(yīng)變梯度。同時由于樣品中不 可避免的存在內(nèi)應(yīng)力，會對測試結(jié)構(gòu)造成極大的干擾，使得測試結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分散， 影響人們關(guān)于特定金屬結(jié)構(gòu)中氫擴散問題的決策，對涉及氫損傷的理論研究和 結(jié)構(gòu)的工程評估都產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明旨在公開一種用于應(yīng)力場中氫擴 散測量的加載裝置及加載方式，在其加載期間可以通過電化學(xué)方法或其他方法 測量滲過(通過)該薄膜的氫量，進行氫擴散/氫透過的動力學(xué)和熱力學(xué)測定。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的：

一種用于應(yīng)力場中氫擴散測量的加載裝置，其特征在于，包括：

定位架，是布置于氫滲透雙電解池之間的剛性支撐，其上沿待測樣品的長軸 方向設(shè)置滑槽；

兩組加載框架，是由定位架支撐，沿待測樣品的長軸方向平行布置并可在 定位架中沿其滑槽滑動；每組加載框架包括兩個主框架，分立于待測樣品沿短 軸方向的兩側(cè)，將待測樣品夾于其中并與待測樣品的上下表面垂直；

加載窗口，在每組加載框架上以待測樣品的上下表面為中垂面開設(shè)兩個加 載窗口，沿待測樣品長軸方向的中心向外分為內(nèi)加載窗口和外加載窗口；

加載條，包括內(nèi)加載條，即插于內(nèi)加載窗口中的加載條，和外加載條，即 插于外加載窗口中的加載條；加載條對待測樣品的施力端分別和待測樣品的上 下表面接觸并相對于待測樣品的上下表面呈反對稱布置；加載條的高度可調(diào)；

兩個軸向加載臺，分別布置于所述定位架沿長軸方向的兩端外側(cè)，在對待測 樣品施加軸向力狀態(tài)下，所述軸向加載臺一端通過緊固螺栓與待測樣品的兩端 夾緊固定，另一端螺紋聯(lián)接于拉伸機上。

所述軸向加載臺包括夾頭體、夾板和緊固螺栓，在對待測樣品施加軸向力 狀態(tài)下，待測樣品端部夾于所述夾頭體與夾板之間，并通過緊固螺栓夾緊固定， 所述夾頭體通過其端部的螺桿部分與拉伸機螺紋聯(lián)接。

這里所述的反對稱布置是指，沿待測樣品厚度方向考查時，若厚度方向為X 軸，長度方向為Y軸，則在l₂長度范圍內(nèi)，應(yīng)力為Sigma(x)，與Y無關(guān)，而在 任意X＝x處，有Sigma(x)＝-1*Sigma(-x)，即在離中心線上下相同位置處，Y方 向的應(yīng)力符號相反、絕對值相等。

所述的用于應(yīng)力場中氫擴散測量的加載裝置中，

待測樣品的厚度t₀為0.05～2mm；

加載框架的寬度B為60～80mm，其高度W為60～70mm；

內(nèi)加載窗口的寬度t₁為1～5mm，其高度2h₁為16～30mm；

外加載窗口的寬度t₂為1～5mm，其高度2h₂為16～40mm；

內(nèi)加載條的系列高度d₁為8-1/2t₀～15-1/2t₀；

外加載條的系列高度d₂為8-1/2t₀～20-1/2t₀；