[發明專利]高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202011236524.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112595575B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 李恒;王小威;唐建群;張天宇;姜勇;鞏建鳴;涂善東
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：包括，

容器組件，用于提供熔鹽腐蝕環境，使試樣（7）與熔鹽（13）充分接觸；

夾具組件，包括上夾頭（1）和下夾頭（11），用于夾持試樣（7）并通過與電子式蠕變疲勞機連接對試樣（7）施加載荷，其中上夾頭（1）位于容器組件上方，下夾頭（11）位于容器組件下方；

所述容器組件包括容腔（6）、上冷卻套（5）、上入水管（15）、上出水管（4）、下冷卻套（9）、下入水管（12）、下出水管（10）；容腔（6）設置在高溫爐（8）內，且容腔（6）兩端分別伸出高溫爐（8），上冷卻套（5）和下冷卻套（9）分別套在伸出高溫爐（8）的容腔（6）兩端；上冷卻套（5）上接有上入水管（15）和上出水管（4），下冷卻套（9）上接有下入水管（12）和下出水管（10）；上入水管（15）和下入水管（12）分別位于上冷卻套（5）和下冷卻套（9）的靠近高溫爐（8）的一側，上出水管（4）和下出水管（10）分別位于上冷卻套（5）和下冷卻套（9）的遠離高溫爐（8）的一側，以此獲得最充分的冷卻效果；

所述上夾頭（1）由兩個直徑不同的第一圓柱（16）和第一圓筒（17）連接而成，位于上方的第一圓柱（16）直徑大，其上部設有外螺紋，用于與試驗機拉桿連接，第一圓柱（16）下部光滑，并對稱設有兩個引伸計支架（3）；第一圓筒（17）內壁設有內螺紋，用于與試樣（7）連接固定。

2.根據權利要求1所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：所述熔鹽（13）放置于容腔（6）內，容腔（6）為具有一定壁厚的圓筒，下端設有內螺紋，用于與下夾頭（11）通過螺紋連接固定。

3.根據權利要求1所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：所述上夾頭（1）的第一圓筒（17）的直徑比容腔（6）內徑小。

4.根據權利要求1所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：所述下夾頭（11）包括自上而下依次連接的第二圓筒（18）、第二圓柱（19）和第三圓柱（20），第三圓柱（20）設有外螺紋，用于與試驗機拉桿連接，第二圓柱（19）設有外螺紋，用于與容腔（6）下端配合連接，第二圓筒（18）內壁設有內螺紋，用于與試樣（7）連接固定。

5.根據權利要求1所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：所述的容器組件和夾具組件的制造材料均采用耐高溫和耐腐蝕性能優越的高溫合金。

6.根據權利要求5所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置，其特征在于：所述高溫合金采用鎳基合金或哈式合金。

7.一種基于權利要求1~6中任意一項所述的高溫熔鹽腐蝕環境中多種力學性能測試的試驗裝置的試驗方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1、校準容腔（6）內部溫度：

將試樣（7）一端固定在下夾頭（11）上，下夾頭（11）固定在容腔（6）的下端，再將配置好的熔鹽（13）沿著容腔（6）的內壁慢慢倒入，直至試樣（7）的平行段完全浸沒在熔鹽（13）中，待熔鹽（13）冷卻至室溫后，將帶有下夾頭（11）和試樣（7）的容腔（6）裝配到電子式蠕變疲勞試驗機的下拉桿上；

將熱電偶（14）固定在位于高溫爐內的容腔（6）外壁上，通過電子式蠕變疲勞試驗機的溫控儀控制高溫爐的溫度，將高精度手持式熱電偶插入容腔（6）內，從上入水管（15）和下入水管（12）通入循環冷卻水，關閉高溫爐（8）開始升溫；

假設目標測試溫度為T_in，則設置高溫爐的溫度略高于T_in，待容腔（6）內外溫度穩定后，記錄容腔（6）內部溫度，若容腔（6）內部溫度低于T_in，則繼續緩慢提高高溫爐（8）的溫度，直至容腔（6）內部溫度與T_in的差值在試驗溫度誤差以內，記錄此時高溫爐（8）的溫度T_out；

步驟2、將上夾頭（1）與試樣（7）的頂端固連，再將上夾頭（1）和下夾頭（11）分別與電子式蠕變疲勞機的上拉桿、下拉桿連接固定，并將兩個引伸計（2）分別固定在引伸計支架（3）上，引伸計（2）的伸縮端抵在上冷卻套（5）的頂面，引伸計（2）連接電子式蠕變疲勞機的應變采集系統，通過應變采集系統記錄試驗過程中試樣（7）的應變值，最后通過上入水管（15）和下入水管（12）通入循環冷卻水，關閉高溫爐（8）的爐門，設置高溫爐（8）溫度為，開始升溫；

步驟3、對電子式蠕變疲勞試驗機設置不同的參數，即可進行熔鹽環境中不同力學性能的測試。