[發明專利]一種金屬材料等應變幅動態氫脆性能試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810265309.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108548736A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 薛歡;毛新平;劉念;劉冬;熊飛;劉永前;周劍華;陳勇
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒;樂綜勝

本發明公開了一種金屬材料等應變幅動態氫脆性能試驗裝置及方法，包括夾具、介質槽、引伸計、動態做功器、電化學工作站和控制器，夾具包括第一夾具體和第二夾具體，介質槽內設有沖氫介質，第一夾具體和第二夾具體用于從兩側夾持試樣，試樣浸入沖氫介質，沖氫介質內設有參比電極和輔助電極，參比電極、輔助電極和試樣分別與電化學工作站連接，第一夾具體與動態做功器連接，第二夾具體固設于基座上，引伸計與試樣表面連接，引伸計和動態做功器分別與控制器連接。能更真實的反映材料在動態載荷下的氫脆性能，建立了涵蓋等應變幅動態載荷、在線沖氫電流、循環壽命在內的三維評價體系，能更加準確的檢測材料的氫脆性能。

技術領域

本發明涉及材料測試技術領域，具體涉及一種金屬材料等應變幅動態氫脆性能試驗裝置及方法。

背景技術

氫脆現象是材料-環境-應力相互作用而發生的一種環境脆化，是氫致材質惡化的一種形態。其產生的延遲斷裂是妨礙機械制造用鋼高強度化的一個主要因素，高強度螺栓鋼的延遲斷裂便是一個十分典型的事例。如20世紀80年代初期,美國通用汽車公司由于安裝在轎車底部控制架上的兩個12.9級螺栓發生了延遲斷裂，前后發生了27次交通事故，最終在640萬輛轎車上更換了這兩種螺栓。汽車工業的迅猛發展和汽車輕量化的持續推進加速了超高強度汽車用鋼的研發和應用，汽車用鋼的強度不斷提高。然而，隨著鋼的強度不斷提高，其氫脆敏感性也隨之增大。因此，能有效評定材料的氫脆性能的方法越來越受到各國關注。

《高強度鋼耐延遲斷裂性能的評價方法》指出由于實用目的不同,不同的研究者提出了各種各樣的加速型試驗方法,這些方法大體上可分為以下幾類:1)恒載荷和恒應變(拉伸、彎曲)試驗,得到延遲斷裂臨界應力(門檻值或一定時間下的斷裂應力)或斷裂時間；2)低應變速率(拉伸)試驗(SSRT),得到斷裂應力和塑性參量；3)斷裂力學試驗,用預制疲勞裂紋的試樣得到臨界應力場強度因子K th或K ISCC及裂紋擴展速率da/dt等斷裂力學參量；4)發生斷裂的臨界氫含量等。從應力加載方式來看,可分為恒應變(恒位移)、恒載荷和慢應變速率試驗三種。受力方式以彎曲應力和拉伸應力為主；《高強度鋼耐延遲斷裂性能的評價方法》出自：理化檢驗-物理分冊，惠衛軍、董瀚、翁宇慶，Vol.37,No.6,231-235.

一種電鍍金屬緊固件及其電鍍工藝和氫脆的檢測方法(CN200610124172.5)，在金屬基體表面依次設有銅鍍層、鎳鍍層和鋅鍍層；其電鍍工藝依次為電鍍銅、電鍍鎳和電鍍鋅工藝步驟；其氫脆的檢測方法包括以下工藝步驟：將金屬緊固件套入彈墊，并以金屬緊固件扭力標準的2/3的扭矩旋入鐵板孔內，直至擰緊。測試時螺絲必須在冰箱里零下5℃的溫度放置24小時后取出恢復至常溫，再把鐵板依豎立方式約一米高度自由下落，沒有斷頭就表示氫脆合格，有斷頭就是氫脆不合格。本發明電鍍金屬緊固件和電鍍工藝具有不產生氫脆的優點；本發明的氫脆的檢測方法能簡單有效的檢測在電鍍過程中是否產生氫脆。

一種用于應力場中氫擴散測量的加載裝置及加載方式(CN200910219680.5)采用加載框架和加載條施加載荷1和/或采用軸向加載臺施加載荷2，配合氫滲透雙電解池，可實現在一定范圍內任意改變薄膜內氫滲透方向上的力學場，即應力場大小、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，廣泛應用于測量指定應力場中金屬氫通量、氫擴散系數，對石油天然氣鉆采、輸運設備、加氫反應器裝置、油氣輸送設備、海洋固定結構、海底管線等使用的鋼鐵材料和鈦合金等進行氫腐蝕、氫滲透以及氫脆敏感性的檢測提供了一種先進的技術手段。