一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置制造方法及图纸

技术编号:18451044 阅读:96 留言:0更新日期:2018-07-14 13:00
一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,本发明专利技术涉及一种测量电化学氢渗透曲线装置,本发明专利技术为了解决现有技术中不能测量试样在弹性应变以及弹塑性综合应变下的氢渗透曲线,它包括拉伸机构、上固定板、下固定板、驱动螺杆、试件、试件上连接板、试件下连接板、第一电解池、第二电解池、计算机数据收集器、电化学分析仪、应变测量仪、恒流电源阴极电解充氢机构、恒流电源阴极电解充氢铂电极、电化学分析仪甘汞电极和电化学分析仪铂电极;本发明专利技术用于电化学氢渗透测量领域。

A device for measuring electrochemical hydrogen permeation curve under tensile load

A device for measuring electrochemical hydrogen permeation curve under tensile load. The invention relates to an electrochemical hydrogen permeation curve device. The invention is designed to solve the hydrogen permeation curve under the existing technology which can not measure the specimen under the elastic strain and the elastoplastic comprehensive strain, which includes the drawing mechanism, the upper fixed plate and the lower fixed plate. A driving screw, a test piece, a test piece, a connecting plate on a test piece, a connecting plate on a test piece, a first electrolytic cell, a second electrolyzer, a computer data collector, an electrochemical analyzer, a strain measuring instrument, a constant current power cathode electrolysis hydrogen filling mechanism, a constant current cathode electrolysis hydrogen filled platinum electrode, an electrochemistry analyzer and a calomel electrode and electrochemistry credits. The invention is used in the field of electrochemical hydrogen permeation measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置
本专利技术涉及一种测量电化学氢渗透曲线装置,具体涉及一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置。
技术介绍
现有技术测量的渗透曲线是在试样没有承受外加载荷下获得,只能通过测量渗透曲线之前对材料进行拉伸至塑性变形,然后释放载荷,保留塑性应变部分,弹性部分会收缩回去,最后将材料加工成渗透试样需要的尺寸,如此并不能测量试样在弹性应变以及弹塑性综合应变下的氢渗透曲线。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中不能测量试样在弹性应变以及弹塑性综合应变下的氢渗透曲线,进而提供一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是:它包括拉伸机构、上固定板、下固定板、驱动螺杆、试件、试件上连接板、试件下连接板、第一电解池、第二电解池、计算机数据收集器、电化学分析仪、应变测量仪、恒流电源阴极电解充氢机构、恒流电源阴极电解充氢铂电极、电化学分析仪甘汞电极和电化学分析仪铂电极;试件上连接板和试件下连接板为弯板,试件为‘工’字形板,试件上连接板的一端通过螺钉固定安装在拉伸机构的上固定板上,试件下连接板通过螺钉固定安装在拉伸机构的下固定板上,试件上连接板和试件下连接板之间通过试件固定连接,试件的两侧端面上分别设有第一电解池和第二电解池,第一电解池和第二电解池分别相对安装在试件的两侧,第一电解池的氢气出口端管和第二电解池氢气入口端管均与试件的侧面密封设置,计算机数据收集器与电化学分析仪连接,电化学分析仪上的电化学分析仪甘汞电极和电化学分析仪铂电极插装在第二电解池上,恒流电源阴极电解充氢机构阳极上的恒流电源阴极电解充氢铂电极插装在第二电解池上,应变测量仪与试件连接,电化学分析仪通过线路与试件的一个侧面连接,试件的另一个侧面通过线路与恒流电源阴极电解充氢机构的阴极连接。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术在外加载荷条件下,进行电化学氢渗透曲线的测量,实现材料在氢和应力耦合作用下的试验,进而定量分析氢致裂纹的开裂过程,利用机械千斤顶进行加载,实现对试样的加载过程。考虑到电化学的测量装置尺寸与需要载荷的大小,选择机械式的立牌千斤顶进行。试样所受载荷大小,通过测量试样的延伸率进行变换,因此试验前需要通过万能拉伸机测量试样的应力应变曲线。根据应力应变曲线获得杨氏模量及屈服强度等材料力学性能参数,然后采用有限元的方法进行计算充氢位置的应力及应变大小,最后确定标定位置应变与充氢位置承受载荷的应力对应关系。2、本专利技术测量试件7在弹性应变以及弹性与塑性综合形变下的氢渗透曲线,以便通过氢渗透曲线计算获得载荷作用下的氢扩散系数、氢浓度等氢渗透特性,使试验条件更进一步贴近工程中氢扩散及氢致裂纹形成的实际状况。3、本专利技术第一电解池8通过恒流电源阴极电解充氢机构13进行充氢,进而对试件7充氢,试件7中的氢按照菲克扩散定律向第二电解池9侧扩散,试件7一侧第一电解池8扩散出来的氢由电化学分析仪进行测量,并由计算机软件chi600e进行记录氢渗透电流随时间的变化。通过记录的氢渗透曲线计算获得氢扩散系数及氢浓度分布。附图说明图1是本专利技术的整体结构主视图。图2是上固定板2、下固定板3、驱动螺杆4、试件7、试件上连接板5、试件下连接板6、第一电解池8和第二电解池9安装在拉伸机构1上的侧视图。图3是试件上连接板5的主视图。图4图3的侧视图。图5是图4的俯视图。图6是试件下连接板6的主视图。图7是图6的侧视图。图8是图7的俯视图。图9是试件7的结构图。图10是由万能拉伸机测量拉伸试样的应力应变曲线,以便获得材料的力学性能参数,其中横坐标表示拉伸试样的应变值单位为(%),纵坐标表示拉伸试样相对应的应力值单位为(MPa)。图11是根据图9中试件7进行有限元模拟计算得出的应力应变分布中充氢位置应力与标记位置应变的对应图,其中横坐标表示应变片位置的应变值单位为(‰),纵坐标表示充氢位置承受的应力值单位为(MPa)。图12是本专利技术测量电化学氢渗透曲线装置示意图。具体实施方式具体实施方式一:结合图1-图12说明本实施方式,本实施方式所述一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,它包括拉伸机构1、上固定板2、下固定板3、驱动螺杆4、试件7、试件上连接板5、试件下连接板6、第一电解池8、第二电解池9、计算机数据收集器10、电化学分析仪11、应变测量仪12、恒流电源阴极电解充氢机构13、恒流电源阴极电解充氢铂电极14、电化学分析仪甘汞电极15和电化学分析仪铂电极16;试件上连接板5和试件下连接板6为弯板,试件7为‘工’字形板,试件上连接板5的一端通过螺钉固定安装在拉伸机构1的上固定板上,试件下连接板6通过螺钉固定安装在拉伸机构1的下固定板3上,试件上连接板5和试件下连接板6之间通过试件7固定连接,试件7的两侧端面上分别设有第一电解池8和第二电解池9,第一电解池8和第二电解池9分别相对安装在试件7的两侧,第一电解池8的氢气出口端管和第二电解池9氢气入口端管均与试件7的侧面密封设置,计算机数据收集器10与电化学分析仪11连接,电化学分析仪11上的电化学分析仪甘汞电极15和电化学分析仪铂电极16插装在第二电解池9上,恒流电源阴极电解充氢机构13阳极上的恒流电源阴极电解充氢铂电极14插装在第二电解池9上,应变测量仪12与试件7连接,电化学分析仪11通过线路与试件7的一个侧面连接,试件7的另一个侧面通过线路与恒流电源阴极电解充氢机构13的阴极连接。本实施方式中计算机数据收集器10型号为chi600e数据采集系统,试件7厚度在0.5mm~1.0mm之间,两侧表面磨平并且抛光至1μm,试件7为贴片试件,试件7靠近第一电解池8一侧的表面进行镀镍处理,镍镀层厚度约为0.2μm,镍层在0.25V的正电位下会迅速氧化为一层致密的氧化膜覆盖在表面,保护内层的镍和铁不被氧化。本实施方式中试件7的长度L为170mm,试件7的宽度W为60mm,试件7两端横板的宽度A为23.38mm,试件7中间连接板的长度H为100mm,试件7中间连接板分别与两端的横板通过半径为12mm的倒圆角连接,试件7中间连接板两侧加工有凹边,试件7上加工有凹边的宽度W1为24mm,试件7上加工有凹边的中间连接板处的圆形是测量时第一电解池8和第二电解池9安装在试件7上的相对位置,试件7的中间连接板上靠近圆形的42mm的方形处是应变测量仪12的应变片粘贴位置。具体实施方式二:结合图1-图2说明本实施方式,本实施方式所述一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,它还包括固定夹18,第一电解池8的氢气出口端管和第二电解池9氢气入口端管通过固定夹18固定安装在试件7上,试件7与第一电解池8和第二电解池9通过垫圈和法兰密封,第一电解池8和第二电解池9通过固定夹18进行固定,其它结构与具体实施方式一相同。具体实施方式三:结合图1-图2说明本实施方式,本实施方式所述一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,它还包括两个弹簧17,两个弹簧17竖直固定设置在上固定板2和下固定板3上,每个弹簧17的两端分别固定安装在上固定板2和下固定板3上,且两个弹簧17安装在与试件7相对另一侧的拉伸机构1上,为防止剪式千斤顶加载过程中由于两侧载荷不一致而导致千斤顶歪斜,采用双侧加载,以平衡两侧载荷。采用双弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,其特征在于:它包括拉伸机构(1)、上固定板(2)、下固定板(3)、驱动螺杆(4)、试件(7)、试件上连接板(5)、试件下连接板(6)、第一电解池(8)、第二电解池(9)、计算机数据收集器(10)、电化学分析仪(11)、应变测量仪(12)、恒流电源阴极电解充氢机构(13)、恒流电源阴极电解充氢铂电极(14)、电化学分析仪甘汞电极(15)和电化学分析仪铂电极(16);试件上连接板(5)和试件下连接板(6)为弯板,试件(7)为‘工’字形板,试件上连接板(5)的一端通过螺钉固定安装在拉伸机构(1)的上固定板上,试件下连接板(6)通过螺钉固定安装在拉伸机构(1)的下固定板(3)上,试件上连接板(5)和试件下连接板(6)之间通过试件(7)固定连接,试件(7)的两侧端面上分别设有第一电解池(8)和第二电解池(9),第一电解池(8)和第二电解池(9)分别相对安装在试件(7)的两侧,第一电解池(8)的氢气出口端管和第二电解池(9)氢气入口端管均与试件(7)的侧面密封设置,计算机数据收集器(10)与电化学分析仪(11)连接,电化学分析仪(11)上的电化学分析仪甘汞电极(15)和电化学分析仪铂电极(16)插装在第二电解池(9)上,恒流电源阴极电解充氢机构(13)阳极上的恒流电源阴极电解充氢铂电极(14)插装在第二电解池(9)上,应变测量仪(12)与试件(7)连接,电化学分析仪(11)通过线路与试件(7)的一个侧面连接,试件(7)的另一个侧面通过线路与恒流电源阴极电解充氢机构(13)的阴极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于拉伸载荷下测量电化学氢渗透曲线装置,其特征在于:它包括拉伸机构(1)、上固定板(2)、下固定板(3)、驱动螺杆(4)、试件(7)、试件上连接板(5)、试件下连接板(6)、第一电解池(8)、第二电解池(9)、计算机数据收集器(10)、电化学分析仪(11)、应变测量仪(12)、恒流电源阴极电解充氢机构(13)、恒流电源阴极电解充氢铂电极(14)、电化学分析仪甘汞电极(15)和电化学分析仪铂电极(16);试件上连接板(5)和试件下连接板(6)为弯板,试件(7)为‘工’字形板,试件上连接板(5)的一端通过螺钉固定安装在拉伸机构(1)的上固定板上,试件下连接板(6)通过螺钉固定安装在拉伸机构(1)的下固定板(3)上,试件上连接板(5)和试件下连接板(6)之间通过试件(7)固定连接,试件(7)的两侧端面上分别设有第一电解池(8)和第二电解池(9),第一电解池(8)和第二电解池(9)分别相对安装在试件(7)的两侧,第一电解池(8)的氢气出口端管和第二电解池(9)氢气入口端管均与试件(7)的侧面密封设置,计算机数据收集器(10)与电化学分析仪(11)连接,电化学分析仪(11)上的电化学分析仪甘汞电极(15)和电化学分析仪铂电极(16)插装在第二电解池(9)上,恒流电源阴极电解充氢机构(13)阳极上的恒流电源阴极电解充氢铂电极(14)插装在第二电解池(9)上,应变测量仪(12)与试件(7)连接,电化学分析仪(11)通过线路与试件(7)的一个侧面连接,试件(7)的另一个侧面通过线路与恒流电源阴极电解充氢机构(1...

【专利技术属性】
技术研发人员:付雷王苹方洪渊
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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