[實(shí)用新型]可同時(shí)測(cè)量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220575208.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN202837109U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛風(fēng)雷;趙云淦;卓衛(wèi)乾;齊厚博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N15/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于核反應(yīng)堆材料測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可同時(shí)測(cè)量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測(cè)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(shí)，需要一個(gè)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(shí)，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(shí)工況、事故工況時(shí)，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(yùn)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(jī)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(shí)容易碎裂，所以需對(duì)材料進(jìn)行楊氏模量的測(cè)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(shí)需覆涂層以減少氦氣滲透，所以需要對(duì)覆涂層的材料進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)。

對(duì)楊氏模量的測(cè)量，最傳統(tǒng)的方法是靜態(tài)法，該方法要求被測(cè)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(diǎn)的形變，故靜態(tài)法無法測(cè)出其彈性模量的值。目前能測(cè)這種脆性材料的彈性模量的方法主要有經(jīng)過改進(jìn)的靜態(tài)法、聲頻法、壓環(huán)法等，但這些方法測(cè)量過程過于復(fù)雜，或者代價(jià)過于高昂，而且這些方法在不能對(duì)材料的氦氣滲透常數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

傳統(tǒng)的楊氏模量測(cè)量?jī)x無法測(cè)定脆性材料的楊氏模量，且需額外實(shí)驗(yàn)測(cè)定高壓氦氣對(duì)其的滲透常數(shù)，而設(shè)計(jì)出一套既能夠準(zhǔn)確測(cè)定碳化硅陶瓷材料的楊氏模量，又能夠準(zhǔn)確測(cè)定高壓下氦氣對(duì)材料的滲透常數(shù)的實(shí)驗(yàn)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(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)脆性陶瓷材料的特點(diǎn)，提供一種可同時(shí)測(cè)量陶瓷材料彈性模量與氣密性的測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

該測(cè)量裝置包括氦氣瓶、高壓軟管、卡具及測(cè)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(cè)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、R_g依次連接構(gòu)成電橋，R₁與R₂之間、R₂與R₃之間、R₃與R_g之間、R_g與R₁之間的連接點(diǎn)分別定義為A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)；在電橋的C點(diǎn)和D點(diǎn)間設(shè)置電壓輸出表V_out，電橋的A點(diǎn)和B點(diǎn)間設(shè)置電壓輸入表V_in，電橋的A點(diǎn)與電源負(fù)極連接，電橋的B點(diǎn)與滑動(dòng)變阻器R_r連接后與電源的正極連接；R_g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(shí)用新型的有益效果為：

可以用同一套裝置測(cè)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(jiǎn)單。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的實(shí)驗(yàn)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。