[實用新型]可同時測量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測量裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201220575208.2 | 申請日: | 2012-11-05 |
| 公開(公告)號: | CN202837109U | 公開(公告)日: | 2013-03-27 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 牛風(fēng)雷;趙云淦;卓衛(wèi)乾;齊厚博 | 申請(專利權(quán))人: | 華北電力大學(xué) |
| 主分類號: | G01N3/12 | 分類號: | G01N3/12;G01N15/08 |
| 代理公司: | 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 | 代理人: | 張文寶 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 同時 測量 陶瓷材料 彈性模量 氣密性 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于核反應(yīng)堆材料測量技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種可同時測量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測量裝置。
背景技術(shù)
高溫氣冷堆是我國最有發(fā)展前景的反應(yīng)堆堆型之一,其高溫工藝熱應(yīng)用于制氫時,需要一個中間熱交換器將反應(yīng)堆的熱量引入工藝系統(tǒng)。當(dāng)堆芯出口溫度在1000℃左右時,熱交換器雖可選擇現(xiàn)有的耐高溫合金材料,但考慮到堆芯出口超過1000℃,或者瞬時工況、事故工況時,則必須開發(fā)新型的耐高溫碳化硅陶瓷材料。
由于這種換熱器在運行中處于高溫高壓差環(huán)境下,所以需要考慮在高溫高壓工況下,換熱器所用的材料是否能滿足機械性能要求;另外,由于需要避免產(chǎn)品氫氣受到氦氣的污染(反應(yīng)堆冷卻劑氦氣從熱交換器的熱側(cè)滲透到冷側(cè)),則需要研究熱交換器材料在高壓差下的氣密性。
碳化硅陶瓷材料是制作高溫?fù)Q熱器的有前景的備選材料,由于碳化硅陶瓷材料的固有脆性,承受較大形變時容易碎裂,所以需對材料進行楊氏模量的測定;而且碳化硅陶瓷材料的致密性差,應(yīng)用于高溫?fù)Q熱器時需覆涂層以減少氦氣滲透,所以需要對覆涂層的材料進行氣密性實驗。
對楊氏模量的測量,最傳統(tǒng)的方法是靜態(tài)法,該方法要求被測樣品需要具備一定的韌性,但是碳化硅陶瓷材料的脆性使其不能夠承受稍微大一點的形變,故靜態(tài)法無法測出其彈性模量的值。目前能測這種脆性材料的彈性模量的方法主要有經(jīng)過改進的靜態(tài)法、聲頻法、壓環(huán)法等,但這些方法測量過程過于復(fù)雜,或者代價過于高昂,而且這些方法在不能對材料的氦氣滲透常數(shù)進行測量。
傳統(tǒng)的楊氏模量測量儀無法測定脆性材料的楊氏模量,且需額外實驗測定高壓氦氣對其的滲透常數(shù),而設(shè)計出一套既能夠準(zhǔn)確測定碳化硅陶瓷材料的楊氏模量,又能夠準(zhǔn)確測定高壓下氦氣對材料的滲透常數(shù)的實驗裝置,在工程領(lǐng)域,特別是核能制氫工藝中,有很高的應(yīng)用價值。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對脆性陶瓷材料的特點,提供一種可同時測量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測量裝置。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
該測量裝置包括氦氣瓶、高壓軟管、卡具及測量電路,卡具由上卡具和下卡具通過螺栓連接組成;
下卡具的中心部位設(shè)置圓形通孔,其上表面設(shè)置與圓形通孔同心的圓形槽,并在圓形槽內(nèi)設(shè)置與圓形通孔同心的環(huán)形槽;
上卡具有兩種結(jié)構(gòu)形式:
第一種上卡具的中心部位設(shè)置圓形通孔,其下表面設(shè)置與圓形通孔同心的圓形槽,并在圓形槽內(nèi)設(shè)置與圓形通孔同心的環(huán)形槽;該圓形通孔的內(nèi)徑、圓形槽的內(nèi)徑及環(huán)形槽的內(nèi)外徑均分別與下卡具的圓形通孔內(nèi)徑、圓形槽的內(nèi)徑及環(huán)形槽的內(nèi)外徑相同;
第二種上卡具的中心部位設(shè)置圓形通孔,其下表面設(shè)置與圓形通孔同心的圓形槽,并在圓形槽內(nèi)設(shè)置與圓形通孔同心的環(huán)形槽;該圓形槽的內(nèi)徑及環(huán)形槽的內(nèi)外徑均分別與下卡具的圓形槽的內(nèi)徑及環(huán)形槽的內(nèi)外徑相同,該圓形通孔的內(nèi)徑大于下卡具圓形通孔的內(nèi)徑,且小于環(huán)形槽的內(nèi)徑;
氦氣瓶通過高壓軟管與下卡具的圓形通孔連接;上卡具和下卡具的環(huán)形槽內(nèi)分別放置O型環(huán),試樣放置于上卡具和下卡具間的圓形槽內(nèi);
所述測量電路為惠斯通電橋電路,與第二種上卡具配合使用,具體結(jié)構(gòu)為:電阻R1、R2、R3、Rg依次連接構(gòu)成電橋,R1與R2之間、R2與R3之間、R3與Rg之間、Rg與R1之間的連接點分別定義為A點、B點、C點和D點;在電橋的C點和D點間設(shè)置電壓輸出表Vout,電橋的A點和B點間設(shè)置電壓輸入表Vin,電橋的A點與電源負(fù)極連接,電橋的B點與滑動變阻器Rr連接后與電源的正極連接;Rg為電阻應(yīng)變片,粘貼于試樣的上表面。
所述高壓軟管上設(shè)置減壓閥及氣壓表。
所述第二種上卡具的圓形通孔的上部設(shè)置錐面的倒角。
本實用新型的有益效果為:
可以用同一套裝置測量脆性陶瓷材料(如碳化硅)的楊氏模量和氦氣滲透常數(shù),成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單。
附圖說明
圖1是本實用新型所述的實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是第一種上卡具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是第二種上卡具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是下卡具的結(jié)構(gòu)示意圖。
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