[發(fā)明專利]一種高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010486057.2
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111721640A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛;徐仲斌;馮少武;林強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域，公開了一種高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)，由內(nèi)密封上蓋、內(nèi)腔體箱、外密封上蓋、外腔體擋板、整體底板構(gòu)成雙層密封的內(nèi)腔體和外腔體，內(nèi)腔體箱底部設(shè)置有加熱裝置；外腔體擋板連接有四套直線作動裝置，用于實現(xiàn)同水平面上四個方向的拉伸或壓縮作動；每個直線作動裝置在內(nèi)腔體箱和外腔體擋板之間的區(qū)段外部罩設(shè)有密封筒；內(nèi)腔體、外腔體和密封筒分別設(shè)置不同的供氣和排氣系統(tǒng)以及氣體檢測裝置，為耐氫腐蝕材料的氫腐蝕試驗提供適宜且安全的氣體環(huán)境。本發(fā)明適用于高溫和氫氣等嚴(yán)苛環(huán)境，并能夠通過系統(tǒng)控制實現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力加載的力學(xué)測試系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)市場上高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)的空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種應(yīng)用于高溫臨氫環(huán)境的力學(xué)試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著航空航天，核電以及化工領(lǐng)域等現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在高溫臨氫環(huán)境下長期工作的設(shè)備逐漸增多。氫氣作為一種易燃、易爆、易擴(kuò)散的氣體，在高溫狀態(tài)下對金屬材料有腐蝕作用，如果工作在氫氣環(huán)境下的設(shè)備材料及材料厚度選用不當(dāng)，容易發(fā)生氫氣泄漏危險，嚴(yán)重時可能使材料發(fā)生氫脆斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致爆炸等惡性事故。

為了解決氫腐蝕問題，世界各國已對于鈦、鋯、鎂等耐氫蝕合金材料性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。目前國內(nèi)市面上的力學(xué)試驗機(jī)大多只能提供高溫環(huán)境，無法提供與實際工況相似的高溫臨氫環(huán)境，少數(shù)的力學(xué)試驗機(jī)能夠提供簡單的氫氣環(huán)境和加熱設(shè)施，但是存在安全隱患，而且所能做的力學(xué)試驗僅僅包含拉伸或壓縮其中的一種，且無法實現(xiàn)原位觀測，無法對合金材料在高溫臨氫環(huán)境中的綜合力學(xué)性能展開研究。為了建立耐氫蝕合金材料在高溫臨氫環(huán)境下的失效模型，并測試其在高溫臨氫環(huán)境下的各項力學(xué)性能參數(shù)，我國急需開發(fā)一種應(yīng)用于高溫臨氫環(huán)境的力學(xué)試驗機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明著力于解決現(xiàn)有力學(xué)試驗機(jī)無法在高溫臨氫環(huán)境進(jìn)行綜合力學(xué)性能測試的技術(shù)問題，而提供一種高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)，適用于高溫和氫氣等嚴(yán)苛環(huán)境，并能夠通過系統(tǒng)控制實現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力加載的力學(xué)測試系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)市場上高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)的空白。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種高溫臨氫原位面內(nèi)雙軸力學(xué)試驗系統(tǒng)，包括安裝于整體底板中部的內(nèi)腔體箱，所述整體底板邊部安裝有外腔體擋板，所述外腔體擋板頂部密封連接有外密封上蓋，所述外密封上蓋嵌裝有內(nèi)密封上蓋，所述內(nèi)密封上蓋密封連接于所述內(nèi)腔體箱頂部；所述內(nèi)密封上蓋、所述內(nèi)腔體箱、所述外密封上蓋、所述外腔體擋板、所述整體底板構(gòu)成雙層密封的內(nèi)腔體和外腔體；所述內(nèi)腔體箱底部設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置用于對所述內(nèi)腔體箱內(nèi)部的試樣加熱；

所述外腔體擋板連接有四套直線作動裝置，四套所述直線作動裝置用于實現(xiàn)同水平面上四個方向的拉伸或壓縮作動；每套所述直線作動裝置包括設(shè)置有位移傳感器的電機(jī)，所述電機(jī)通過傳送帶輪組連接有電動缸，所述電動缸的缸體部分密封固定于所述外腔體擋板，所述電動缸的作動軸穿過所述外腔體擋板并且通過連接件連接有緊鎖法蘭，所述緊鎖法蘭通過輪輻式載荷傳感器連接有主軸拉桿，四套直線作動裝置的所述主軸拉桿在水平面上的四個方向互相垂直；所述主軸拉桿穿過所述內(nèi)腔體箱并在端部連接有平板夾具，四個所述平板夾具用于夾持所述內(nèi)腔體箱的試樣；

每個所述直線作動裝置在所述內(nèi)腔體箱和所述外腔體擋板之間的區(qū)段外部罩設(shè)有密封筒，所述密封筒的兩端分別密封固定于所述內(nèi)腔體箱和所述外腔體擋板；每個直線作動裝置的所述主軸拉桿與所述內(nèi)腔體箱之間安裝有多個高溫密封墊圈，所述內(nèi)腔體箱在每個安裝所述主軸拉桿的軸孔處均開通有兩個氣道，兩個所述氣道分別用于向所述主軸拉桿與所述內(nèi)腔體箱之間的間隙循環(huán)通入氮?dú)夂团懦鰵怏w；