[發明專利]一種高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110478400.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113188985A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 董立謹;時圳演;王勤英;鄭淮北;劉庭耀;劉麗
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;成都先進金屬材料產業技術研究院股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗裝置，其特征在于：該裝置包括試驗夾具和連接裝置，試驗夾具用于進行應力腐蝕萌生試驗，連接裝置用于試驗夾具之間的連接以及試驗夾具與拉伸機夾具的連接，其中：

所述試驗夾具是由至少一個加載夾具(7)和一個凹形夾具(11)、兩個螺栓(9)、四根定位銷釘(10)組成；所述連接裝置是由兩個完全相同的上連接夾具(4)和下連接夾具(14)、四根兩兩相等的導向桿(5)和(6)、(12)和(13)以及配套鎖緊螺母(1)組成。

2.根據權利要求1所述的高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗裝置，其特征在于：所述的加載夾具(7)凸出部位的壓頭(8)呈凹形圓弧狀；定位銷釘(10)楔入凹形夾具相應的插孔里，用于樣品定位，螺栓(9)從凹形夾具(11)兩側擰入，用于預加載之前的試樣固定及位置調節；此外，加載夾具(7)和凹形夾具(11)均開有四個用于穿插導向桿的孔，對角相等，兩個孔與導向桿直徑相配合，兩個孔與導向桿末端螺紋直徑相配合。

3.根據權利要求1所述的高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗裝置，其特征在于：連接裝置中導向桿兩端均為比桿身直徑稍小的螺紋，螺紋的長度取決于連接夾具(4)(14)以及加載夾具(7)和凹形夾具(11)的厚度，用于試驗夾具和連接夾具的連接，并通過鎖緊螺母固定夾具起一定的載荷傳遞作用。

4.根據權利要求1所述的高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗裝置，其特征在于：本試驗裝置在導向桿上串聯多個試驗夾具，可同時測試多個樣品，從而大幅度提高試驗效率，實現應力腐蝕萌生的高通量評價。

5.一種采用權利要求1所述裝置進行高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗的方法，特征在于：其實現步驟如下：

步驟一、實驗樣品采用線切割制備，切割完成后，將試樣進行機械打磨和拋光；隨后，用丙酮或酒精對試樣進行清洗，試樣大小根據所用夾具尺寸確定，對于焊接接頭微區應力腐蝕裂紋萌生行為的研究來說，一般為厚度較小的薄片狀試樣；

步驟二、使用該裝置進行應力腐蝕萌生試驗時，依據試樣幾何形狀和材料性能結合有限元數值模擬，可獲得試樣表面應力分布與外加載荷的對應關系，從而精確控制應力腐蝕萌生應力；

步驟三、將銷釘楔入相應的孔中，放入試樣，然后將凹形夾具兩側的螺栓擰入進行樣品的對中固定，將試驗夾具用導向桿串連，然后用銷釘和連接夾具將試驗夾具和拉伸機夾具相連；試驗時將夾具整體放入容器中，通過拉伸機進行進行預加載，使壓頭壓在試樣表面，擰出凹形夾具兩側的螺栓；根據材料實際的腐蝕環境向容器中加入相應的腐蝕介質；根據材料屬性設置加載速率，一般為10^-5s^-1～10^-8s^-1，當實驗環境穩定后，開始應力腐蝕試驗；當材料所受載荷達到設定值，隨后保持載荷或者緩慢卸載；

步驟四、實驗完成后，采用掃描電子顯微鏡對試樣表面裂紋的數量、位置、尺寸、取向等信息進行統計觀察，將試樣沿厚度方向切開，樣品進行鑲嵌和磨拋后采用掃描電子顯微鏡對試樣截面裂紋的萌生情況進行研究。

6.根據權利要求5所述的一種高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗方法，其特征在于：使用該裝置進行應力腐蝕萌生試驗時，采用伺服機以一定的速率拉伸下連接夾具(14)，從而對試樣緩慢施加載荷至目標值。

7.根據權利要求5所述的一種高通量微型四點彎曲應力腐蝕萌生試驗方法，其特征在于：所用試樣一般為長、寬、高小于10mm、5mm、1mm的片狀試樣。