熔盐环境力学性能测试装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种熔盐环境力学性能测试装置。该装置包括高温真空环境试验箱、上压头连杆、下压头连杆以及测试模块；上压头连杆、下压头连杆分别贯穿高温真空环境试验箱的顶部、底部并分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部动密封连接；所述测试模块包括上压头、下压头、熔盐储罐、储罐压力系统；其中上压头采用带有竖直挡板的结构，下压头带有阶梯状凹腔和与竖直挡板相适配的插槽，熔盐储罐与熔盐回流凹槽之间通过熔盐导流管连通，储罐压力系统可控制熔盐储罐内部压力。本发明专利技术还公开了一种熔盐环境力学性能测试系统及方法。本发明专利技术可实现高温熔盐环境下各类材料力学性能的准确测试，同时还具有成本较低、使用方便、安全可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
熔盐环境力学性能测试装置、系统及方法
本专利技术涉及一种力学性能测试装置，尤其涉及一种熔盐环境力学性能测试装置，属于材料测试

技术介绍
随着熔盐反应堆技术、熔盐集热技术等的发展，熔盐作为能量的储存和转移媒介，越来越受到重视。熔盐环境下材料的性能变化亟待研究。为了了解熔盐环境下材料的机械特性，往往需要在线测定高温及熔盐环境下材料的机械性能。目前，已经有许多研究人员研制了多种高低温试验箱，能够实现高低温环境力学测定，然而高温熔盐环境下的力学性能测试装置罕有报道。现有的熔盐环境力学性能测试技术需要两个高温罐体，中间需要加热管道和高温阀门。高温阀门的价格比较昂贵，且寿命较短，同时降低了设备的可靠性；此外，由于高温罐体体积较大，单次试验需要更多的熔盐和加热功率，如果设备出问题，熔盐容易堵在高温罐体中，维修十分困难。因此现有的设计不仅复杂、成本高昂，而且可操作性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种熔盐环境力学性能测试装置，与力学试验机相结合，可实现高温熔盐环境下各类材料力学性能的准确测试，同时还具有成本较低、使用方便、安全可靠性高的优点。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术熔盐环境力学性能测试装置，包括高温真空环境试验箱、上压头连杆、下压头连杆以及测试模块；上压头连杆、下压头连杆分别贯穿高温真空环境试验箱的顶部、底部并分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部动密封连接；所述测试模块包括上压头、下压头、熔盐储罐、储罐压力系统；上压头、下压头分别与上压头连杆下端和下压头连杆上端固定连接；上压头的下端中部设置有一凸出部，围绕该凸出部设置有一圈竖直挡板；下压头的上端中部形成有一阶梯状凹腔，阶梯状凹腔的底部中间设置有与上压头的凸出部相对应的垫块，阶梯状凹腔的底部边缘设置有熔盐回流凹槽，下压头的上端围绕所述阶梯状凹腔设置有一圈恰好可容纳所述上压头的竖直挡板的插槽，该插槽的底部与阶梯状凹腔之间设置有可使熔盐从插槽中流入阶梯状凹腔的连通孔道；所述熔盐储罐为一密闭容器，固定于下压头下方，熔盐储罐与熔盐回流凹槽之间通过熔盐导流管连通，所述熔盐导流管的一端与熔盐储罐密封连接，熔盐导流管的另一端经由设置于下压头中上部的通孔进入阶梯状凹腔后插入熔盐回流凹槽的底部；所述储罐压力系统用于控制熔盐储罐内部的压力，其设置于高温真空环境试验箱外部，通过金属管与熔盐储罐密封连接。为了防止测试后样品碎片落入熔盐回流凹槽，从而堵塞熔盐导流管，作为本专利技术进一步改进方案，在所述熔盐回流凹槽上覆盖有滤网。优选地，上压头连杆、下压头连杆分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部通过波纹管动密封连接。优选地，上压头、下压头分别通过螺纹连接方式与上压头连杆下端和下压头连杆上端固定连接。优选地，熔盐储罐可拆卸地固定于下压头下方。优选地，该装置中与熔盐直接接触的部件的材质均为耐熔盐腐蚀的高温镍基合金。根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案一种熔盐环境材料力学性能测试系统，包括力学试验机及以上任一技术方案所述熔盐环境材料力学性能测试装置。一种熔盐环境材料力学性能测试方法，利用上述熔盐环境材料力学性能测试系统实现，具体包括以下步骤：步骤1、将上压头连杆的上端与力学试验机的上压头固定连接，将下压头连杆的下端与力学试验机的下压头固定连接，并在熔盐储罐中装入固态熔盐，将待测样品放在垫块上；步骤2、将高温真空环境试验箱内调整至所需的气氛和温度；步骤3、通过储罐压力系统增大熔盐储罐内部的压力，使得熔盐储罐中的熔盐经由熔盐导流管流入阶梯状凹腔；步骤4、恒温一段时间后，控制力学试验机对待测样品进行材料力学性能测试；步骤5、完成测试后，通过储罐压力系统减小熔盐储罐内部的压力，使得阶梯状凹腔中的熔盐经由熔盐导流管流回熔盐储罐中。相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过对熔盐储罐的压力控制来实现熔盐的导入和导出，样品放置和测试后样品取出过程中，阶梯状凹腔内没有熔盐，方便样品放样和样品取出，提高了试验的可操作性；利用下压头的阶梯状凹腔提供样品熔盐环境，所需体积较少，较少的熔盐即可试验；熔盐导流管在高温腔中，不需要额外加热，且熔盐导流管中不需要阀门，提高了设备的可靠性，降低了设备的成本；熔盐储罐在高温腔内，且与测试腔密封，可通过两套气路系统，实现样品保护，熔盐转移，不需要额外加热，操作简单方便；上压头包含一个竖直挡板部分，下压头包含一个相适配的插槽，可防止测试过程中，材料破碎后将熔盐飞溅，污染测试腔，腐蚀加热配件，同时可以阻碍熔盐的挥发；在插槽的底部与阶梯状凹腔之间设置有可使熔盐从插槽中流入阶梯状凹腔的连通孔道，可防止飞溅熔盐的溢出，以及熔盐冷却后堵塞插槽，并减少熔盐的损失和扩散，提高设备的稳定性；阶梯状凹腔下部包含熔盐回流凹槽，熔盐导流管插在熔盐回流凹槽里面，且进一步在熔盐回流凹槽上部设置用于碎片过滤的滤网，可防止材料碎片堵塞管道，同时熔盐可全部排尽，可减少熔盐的损失和扩散，同时提高了设备的稳定性。附图说明图1为本专利技术熔盐环境材料力学性能测试系统的整体结构示意图；图2为测试模块的结构示意图。图中各标号含义如下：1、波纹管，2、力学试验机架，3、高温腔外壁，4、保温层，5、上压头连杆，6、加热电阻，7、测试模块，8、下压头连杆，700、下压头，701、真空系统，702、加压系统，703、阀门，704、熔盐储罐，705、垫块，706、样品，707、阶梯状凹腔，708、上压头，709、凸出部，710、竖直档板，711、插槽，712、熔盐排泄孔，713、阶梯平台，714、滤网，715、熔盐回流凹槽，716、熔盐导流管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图1显示了本专利技术熔盐环境材料力学性能测试系统一个具体实施例的整体结构，如图1所示，本专利技术熔盐环境力学性能测试装置安装于力学试验机架2之中，该装置包括高温真空环境试验箱（包括由内到外的高温腔外壁3、保温层4、加热电阻6，其余的温度控制和气氛控制系统等图中未示出）、上压头连杆5、下压头连杆8以及测试模块7；上压头连杆5、下压头连杆8分别贯穿高温真空环境试验箱的顶部、底部并分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部动密封连接，本实施例中采用波纹管1进行动密封连接。如图2所示，测试模块包括上压头708、下压头700、熔盐储罐704及储罐压力系统；上压头708、下压头700分别与上压头连杆5下端和下压头连杆8上端固定连接。上压头708的下端中部设置有一凸出部709，围绕该凸出部709设置有一圈竖直挡板710，用于防止测试过程中熔盐飞溅，污染测试腔。如图2所示，下压头700的上端中部形成有一阶梯状凹腔707，阶梯状凹腔707的底部中间设置有与上压头708的凸出部709相对应的垫块705，阶梯状凹腔707的底部边缘设置有熔盐回流凹槽715，下压头700的上端围绕阶梯状凹腔707设置有一圈恰好可容纳竖直挡板710的插槽711，竖直挡板710与插槽711相互配合，可使得测试腔在测试过程中基本处于密闭状态，从而防止熔盐溅出。插槽711的底部与阶梯状凹腔707之间设置有可使熔盐从插槽711中流入阶梯状凹腔707的熔盐排泄孔712，熔盐排泄孔712的方向可以设置为水平或者从插槽711开始斜向下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔盐环境材料力学性能测试装置，其特征在于，包括高温真空环境试验箱、上压头连杆、下压头连杆以及测试模块；上压头连杆、下压头连杆分别贯穿高温真空环境试验箱的顶部、底部并分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部动密封连接；所述测试模块包括上压头、下压头、熔盐储罐、储罐压力系统；上压头、下压头分别与上压头连杆下端和下压头连杆上端固定连接；上压头的下端中部设置有一凸出部，围绕该凸出部设置有一圈竖直挡板；下压头的上端中部形成有一阶梯状凹腔，阶梯状凹腔的底部中间设置有与上压头的凸出部相对应的垫块，阶梯状凹腔的底部边缘设置有熔盐回流凹槽，下压头的上端围绕所述阶梯状凹腔设置有一圈恰好可容纳所述上压头的竖直挡板的插槽，该插槽的底部与阶梯状凹腔之间设置有可使熔盐从插槽中流入阶梯状凹腔的连通孔道；所述熔盐储罐为一密闭容器，固定于下压头下方，熔盐储罐与熔盐回流凹槽之间通过熔盐导流管连通，所述熔盐导流管的一端与熔盐储罐密封连接，熔盐导流管的另一端经由设置于下压头中上部的通孔进入阶梯状凹腔后插入熔盐回流凹槽的底部；所述储罐压力系统用于控制熔盐储罐内部的压力，其设置于高温真空环境试验箱外部，通过金属管与熔盐储罐密封连接。...

【技术特征摘要】
1.一种熔盐环境材料力学性能测试装置，其特征在于，包括高温真空环境试验箱、上压头连杆、下压头连杆以及测试模块；上压头连杆、下压头连杆分别贯穿高温真空环境试验箱的顶部、底部并分别与高温真空环境试验箱的顶部、底部动密封连接；所述测试模块包括上压头、下压头、熔盐储罐、储罐压力系统；上压头、下压头分别与上压头连杆下端和下压头连杆上端固定连接；上压头的下端中部设置有一凸出部，围绕该凸出部设置有一圈竖直挡板；下压头的上端中部形成有一阶梯状凹腔，阶梯状凹腔的底部中间设置有与上压头的凸出部相对应的垫块，阶梯状凹腔的底部边缘设置有熔盐回流凹槽，下压头的上端围绕所述阶梯状凹腔设置有一圈恰好可容纳所述上压头的竖直挡板的插槽，该插槽的底部与阶梯状凹腔之间设置有可使熔盐从插槽中流入阶梯状凹腔的连通孔道；所述熔盐储罐为一密闭容器，固定于下压头下方，熔盐储罐与熔盐回流凹槽之间通过熔盐导流管连通，所述熔盐导流管的一端与熔盐储罐密封连接，熔盐导流管的另一端经由设置于下压头中上部的通孔进入阶梯状凹腔后插入熔盐回流凹槽的底部；所述储罐压力系统用于控制熔盐储罐内部的压力，其设置于高温真空环境试验箱外部，通过金属管与熔盐储罐密封连接。2.如权利要求1所述装置，其特征在于，在所述熔盐回流凹槽上覆盖有滤网。3.如权利要求1所述装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灿，贺周同，张东生，高彦涛，唐辉，戚威，夏汇浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31