板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种板状金属试样高应力作用下电化学测试方法及装置，涉及电化学测试领域。所述电化学测试方法采用两端宽中间窄并且两端开有连接孔的板状金属拉伸试样，拉伸试样与夹具之间采用销式连接，销钉采用高强度的碳化硅陶瓷棒，保障销钉能够承受高应力以及与试样间的绝缘，板状试样通过绝缘压紧螺杆与电解池腐蚀孔间贴紧，并通过橡胶密封圈密封防水，可以加载至1000MPa高应力水平进行原位精确的电化学测量。所述实验装置由腐蚀电解池、加载夹具、板状试样三部分组成，所述腐蚀电解池包括固定隔板和封闭圆筒腐蚀溶液池，腐蚀溶液池具有多个开孔，可以实现控温、通气、溶液循环。本装置方法简单易行，拆卸方便，电化学参数测量精确，能进行高应力水平下电化学测试，并能实现多种环境条件的模拟试验。

【技术实现步骤摘要】
板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置
本专利技术涉及一种金属材料应力作用下电化学测试方法及其装置，尤其涉及一种板状金属材料高应力作用下腐蚀试验及电化学测试方法及装置。
技术介绍
金属材料应力作用下腐蚀试验装置，适用于研究金属材料在应力和腐蚀介质复合作用下的腐蚀过程规律。而通过电化学测试方法，可以有效的分析得出腐蚀过程的反应过程以及热力学、动力学规律。进一步，通过对溶液体系、pH值、温度、时间等因素的调控，可以得出应力与多因素共同作用对腐蚀过程的影响规律。目前，用于金属材料的拉伸应力作用下电化学试验装置，主要采用的是将拉伸试样置于有机玻璃制电解池内部空腔中心处，使用橡胶塞将试样与电解池中溶液密封，并通过聚四氟乙烯将试样与夹具之间绝缘。但是，这种测试方法目前存在诸多局限性：试样装配需做防水密封处理，不便于拆卸、多次测量；试样工作面积采用手动密封方式处理，工作面积不精确、易缝隙腐蚀、平行度差；通过涂覆聚四氟乙烯与夹具之间进行绝缘，高应力作用下绝缘易失效，不适用于高应力水平下测量。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于实现板状金属材料高应力水平下多种环境因素模拟控制条件下的精确电化学测量，分析高应力水平作用下金属试样腐蚀热力学、动力学规律，探讨腐蚀过程变化规律，得出不同环境因素与应力共同作用对腐蚀过程影响规律。本专利技术提供了一种板状金属材料高应力水平下腐蚀电化学测试方法及装置，不仅可以实现高应力水平下的电化学测试，而且使用加载方便，操作简单，测量精度高，可以进行多种环境因素的控制模拟。一种板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，所述电化学测试方法用于高水平应力作用下的原位电化学精确测量，采用两端宽中间窄并且两端开有连接孔的板状金属拉伸试样。拉伸试样与夹具之间采用销式连接，销钉采用高强度的碳化硅陶瓷棒，保障销钉能够承受高应力以及与试样间的绝缘，由拉伸试验机加载至高应力水平，应力水平可达1000MPa。拉伸夹具内侧涂覆薄层氯丁橡胶，确保试样侧面与夹具内侧接触时能完全绝缘。所述腐蚀电解池开有圆形腐蚀孔，板状试样施加载荷之后，通过绝缘压紧螺杆与电解池腐蚀孔间贴紧，并通过橡胶密封圈密封防水。所述试验装置由腐蚀电解池、加载夹具、板状试样三部分组成，所述腐蚀电解池包括固定隔板和封闭圆筒腐蚀溶液池，腐蚀溶液池具备多个开孔，可以实现控温、通气、溶液循环，实现多种环境因素的模拟。所述电化学测试方法采用三电极体系，测试步骤如下1)将拉伸试样通过高强碳化硅陶瓷棒与夹具之间连接，操作拉伸试验机将试样加载到试验所需应力水平；2)将开有腐蚀孔的电解池贴紧拉伸试样，腐蚀孔处垫有橡胶密封圈，腐蚀孔位置对准试样标距段腐蚀区域，旋紧绝缘压紧螺杆将试样贴紧电解池腐蚀孔，腐蚀孔大小即为工作电极面积；3)在电解池开口处加入测试溶液，调节试验装置开孔控制所需试验条件；4)将参比电极置于鲁金毛细管中，放入铂电极，使用导线将电极连接至电化学工作站，开始电化学测试；5)试验完成后，先将溶液排出，再将试样卸载取下。所述腐蚀电解池为有机玻璃加工制作，设有固定隔板和腐蚀溶液池，隔板与腐蚀溶液池间通过不锈钢螺杆连接并固定。固定隔板中心设有螺纹，并设有压紧螺杆穿过隔板中心螺纹，通过旋紧压紧螺杆，使试样紧贴腐蚀孔，所用压紧螺杆为绝缘的尼龙材料。所述腐蚀电解池设有鲁金毛细管、辅助电极，并通过橡胶塞固定。开有出气口、进液口、出液口、进气口。出液口和进气口接有橡胶管，并通过弹簧夹进行开关。所述腐蚀电解池还设有温度计，热电偶，可实现温度的实时监测及控制。本专利技术提供的板状金属材料高应力水平下腐蚀电化学测试方法及装置，高应力水平作用下绝缘防护作用不会失效、绝缘销不变形，可以实现高应力水平下的精确电化学测试。工作电极面积通过腐蚀溶液池固定面积的腐蚀孔固定，并通过橡胶密封圈防水密封，工作电极面积精确，且不需要封样，因而操作简单，测量精度高。试样通过压紧螺杆贴合腐蚀溶液池固定，便于拆卸、多次测量。此外，通过通气、温度的监测调节、溶液循环控制，可以进行多种环境因素的控制模拟，得出不同环境因素与应力共同作用对腐蚀过程影响规律。附图说明图1为本专利技术的试验装置结构示意图；图2为本专利技术测试电解池俯视图；图3为本专利技术所用板状金属试样示意图；图中：1-夹具、2-碳化硅棒、3-试样、4-出气口、5-进液口、6-出液口、7-进气口、8-鲁金毛细管、9-热电偶、10-加热管、11-辅助电极、12-溶液池、13-密封圈、14-卡紧螺杆、15-固定螺杆、16-固定隔板、17-橡胶塞。具体实施方式：下面结合附图和实施例对本专利技术的板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置进行详细说明。实施例一种板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，可以实现高应力水平作用下板状金属材料电化学测试。本试验装置主要由腐蚀电解池、加载夹具、板状试样三部分组成，如图1。所用的板状金属试样为两端宽中间窄并且两端开有连接孔的板状拉伸试样3，试样具体尺寸如图3。拉伸试样3与夹具1之间采用销式连接，销钉采用高强度的碳化硅陶瓷棒2，与试样间3绝对绝缘，夹具1与拉伸试验机相连。拉伸夹具1内侧涂覆薄层氯丁橡胶，确保试样侧面与夹具内侧接触时能完全绝缘。腐蚀电解池为有机玻璃加工制作，如图2，设有固定隔板16和腐蚀溶液池12，16隔板与腐蚀溶液池12间通过不锈钢螺杆15连接并固定，中间留有一段距离用于穿入试样。固定隔板16中心设有螺纹，并设有压紧螺杆14穿过隔板中心螺纹，所用压紧螺杆14为绝缘的尼龙材料。腐蚀溶液池12上方还设有出气口4、进液口5、出液口6、进气口7，并通过开孔放入加热管10，热电偶9，可以实现控温、通气，可利用循环泵进行溶液循环，实现多种环境因素的模拟，得到不同环境因素与应力共同作用对腐蚀过程影响规律。电化学测试采用三电极体系，腐蚀电解池设有鲁金毛细管8、辅助电极11，并通过橡胶塞17固定，测试时，参比电极置于鲁金毛细管8中，电极通过导线连接至电化学工作站。本专利技术的具体实验过程为：1)将拉伸试样3穿过腐蚀电解池和夹具1，适当调节夹具位置后，将碳化硅陶瓷棒2插入夹具和试样3的连接孔中，将试样固定；2)将开有腐蚀孔的电解池贴紧拉伸试样，腐蚀孔处垫有橡胶密封圈13，腐蚀孔位置对准试样标距段腐蚀区域，随后将压紧螺杆14对齐拉伸试样3中间段位置，旋动压紧螺杆14使拉伸试样3中间段紧贴腐蚀孔，通过拉伸试验机给拉伸试样3施加1000MPa应力；3)关闭出液口6，从进液口5加入测试用溶液，进气口7连接气瓶通入气体，并调节进气量。之后，将加热管10和热电偶9与控温仪连接，调节溶液温度；4)在鲁金毛细管8中放入饱和甘汞电极，将工作电极即拉伸试样3、饱和甘汞电极、辅助电极11通过导线与电化学工作站相连接，进行电化学测试；5)电化学测试完毕后，先将导线卸下，打开出液口6排出测试溶液，随后松开压紧螺杆14，通过拉伸试验机对拉伸试样卸载之，最后卸下拉伸试样3。如上所述的板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，可以实现高应力水平加载，操作简单，加载方便，测量精确，可以实现多环境条件控制模拟，得出不同环境因素与应力共同作用对腐蚀过程影响规律。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，所述电化学测试方法用于高水平应力作用下的原位电化学精确测量，采用三电极体系，其特征在于：采用两端宽中间窄并且两端开有连接孔的板状金属拉伸试样3，拉伸试样3与夹具1之间采用销式连接，销钉采用高强度的碳化硅陶瓷棒2，保障销钉能够承受高应力以及与试样间的绝缘，由拉伸试验机加载至高应力水平，应力水平可达1000MPa，通过绝缘压紧螺杆14将试样与电解池腐蚀孔间贴紧，确保绝缘以及工作电极面积的精确性，并通过橡胶密封圈13密封防水，加入实验溶液后，通过调节试验装置开孔进行环境条件控制模拟；所述试验装置由腐蚀电解池、加载夹具、板状试样三部分组成，所述腐蚀电解池包括固定隔板16和封闭圆筒腐蚀溶液池，腐蚀溶液池具备多个开孔，可以实现控温、通气、溶液循环，实现多种环境因素的模拟。

【技术特征摘要】
1.一种板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，所述电化学测试方法用于高水平应力作用下的原位电化学精确测量，采用三电极体系，其特征在于：采用两端宽中间窄并且两端开有连接孔的板状金属拉伸试样3，拉伸试样3与夹具1之间采用销式连接，销钉采用高强度的碳化硅陶瓷棒2，保障销钉能够承受高应力以及与试样间的绝缘，由拉伸试验机加载至高应力水平，应力水平可达1000MPa，通过绝缘压紧螺杆14将试样与电解池腐蚀孔间贴紧，确保绝缘以及工作电极面积的精确性，并通过橡胶密封圈13密封防水，加入实验溶液后，通过调节试验装置开孔进行环境条件控制模拟；所述试验装置由腐蚀电解池、加载夹具、板状试样三部分组成，所述腐蚀电解池包括固定隔板16和封闭圆筒腐蚀溶液池，腐蚀溶液池具备多个开孔，可以实现控温、通气、溶液循环，实现多种环境因素的模拟。2.按照权利要求1所述的板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置，其特征在于：所述电化学测试步骤如下1)将拉伸试样3通过高强碳化硅陶瓷棒2与夹具1之间连接，操作拉伸试验机将试样加载到试验所需应力水平；...

【专利技术属性】
技术研发人员：于美，范世洋，刘建华，李松梅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11