The invention discloses a neutron small angle scattering loading device for studying hydrogen corrosion on metal surfaces. The device uses a multi-chip sample clamp to realize sheet-like sample stacking, which enlarges the small angle scattering signal of hydride neutrons and ensures the uniform loading of hydrogen; optimizes the size of hydrogen loading chamber by means of metal welding and metal gasket, and ensures the high temperature and high pressure loading of hydrogen, and significantly reduces the small angle scattering of hydrogen to neutron. The interference of the experiment; the buffer tank and the pressure monitor matching the hydrogen loading chamber can maintain the experiment and feedback the hydrogen pressure. The device can effectively acquire the small angle neutron scattering signal of hydrogen corrosion on metal surface and overcome the problems of hydrogen leakage at high temperature and high pressure and interference to experimental accuracy. The device combined with small angle neutron scattering technology can in-situ study the microstructure changes of active metals in hydrogen corrosion process, and make up for the shortcomings of conventional methods in early microstructure analysis of hydrogen corrosion.
【技术实现步骤摘要】
一种研究金属表面氢蚀的中子小角散射加载装置
本专利技术属于金属腐蚀研究领域,具体涉及一种研究金属表面氢蚀的中子小角散射加载装置。
技术介绍
氢对金属材料的工业应用影响显著,在少量氢气氛中长期储存时,高活性金属易发生表面腐蚀,相对于氧化腐蚀,氢化腐蚀反应更剧烈而且伴随显著的体积膨胀,产物易燃,易导致材料机械性能下降以及安全风险,因而备受广大研究者的关注。金属氢化腐蚀的关键过程是反应早期的氢化物形核,研究其演化规律是揭示氢化腐蚀机理及调控耐腐蚀性能的前提。但囿于分析手段限制,目前对反应初期的氢化物微观结构演化规律仍不是很清楚。目前主要采用局域分析手段观测金属表面的氢化物。其中高分辨光学显微镜适宜反应后期氢化物的生长行为观测。高分辨扫描电镜、电子背散射技术对制样要求苛刻,且电子探针和X射线对氢元素不敏感,易受氧化物的影响。二次离子质谱仪可以获得局域的氢分布,但是属于破坏性测试,不能进行动态的观察。原子探针层析显微镜的分辨率较高,但是无法给出特定深度特别是存在氧化层时的氢化物结构信息。受限于穿透深度小、氢敏感性低及苛刻的制样条件,上述分析方法在金属与氢相互作用初期的氢化物动态观测方面进展缓慢。中子小角散射可以获得材料内部纳米尺度结构的尺寸、分布及含量等信息,具有无损检测和深穿透性等优势,而且其对氢元素十分敏感,在金属表面氢腐蚀分析方面具有广泛的应用前景。国际上已有用中子小角散射技术研究块体金属中氢化物的报道,但是因表面氢腐蚀的氢化物很少,实验上难以获得有效的信号,因此尚没有表面氢腐蚀的中子小角散射分析的报道。要想实现中子小角散射分析金属表面氢腐蚀,首先要解决表面少 ...
【技术保护点】
1.一种研究金属表面氢蚀的中子小角散射加载装置,其特征在于:所述的装置包括氢加载腔、放置在氢加载腔中心的多片式样品夹具、放置在氢加载腔外部的腔体加热部件(41),以及与氢加载腔通过气体管路(7)顺序连接的缓存罐(3)、开关阀(8)和充气系统(6),缓存罐(3)的外部包裹有缓存罐加热部件(42),压力监测器(5)监测氢加载腔的压力;所述的氢加载腔为罐状容器,罐状容器的主体为后端壳体(12),后端壳体(12)的底部安装有散射窗Ⅱ(16),罐状容器的盖体为前端壳体(11),前端壳体(11)的顶部安装有散射窗Ⅰ(13),前端壳体(11)和后端壳体(12)的外径为R1,前端壳体(11)和后端壳体(12)之间安装有金属垫圈(14),金属垫圈(14)的外径为R2,R1>R2,在R1和R2之间的周向均布紧固螺栓(15),紧固螺栓(15)固定连接前端壳体(11)和后端壳体(12);前端壳体(11)、后端壳体(12)和金属垫圈(14)同轴且内径相同;所述的多片式样品夹具的两端为环状支撑架(24),支撑杆(22)沿周向均布在环状支撑架(24)上,支撑杆(22)上安装有多组垫片(21),每组垫片之间夹持有片状 ...
【技术特征摘要】
1.一种研究金属表面氢蚀的中子小角散射加载装置,其特征在于:所述的装置包括氢加载腔、放置在氢加载腔中心的多片式样品夹具、放置在氢加载腔外部的腔体加热部件(41),以及与氢加载腔通过气体管路(7)顺序连接的缓存罐(3)、开关阀(8)和充气系统(6),缓存罐(3)的外部包裹有缓存罐加热部件(42),压力监测器(5)监测氢加载腔的压力;所述的氢加载腔为罐状容器,罐状容器的主体为后端壳体(12),后端壳体(12)的底部安装有散射窗Ⅱ(16),罐状容器的盖体为前端壳体(11),前端壳体(11)的顶部安装有散射窗Ⅰ(13),前端壳体(11)和后端壳体(12)的外径为R1,前端壳体(11)和后端壳体(12)之间安装有金属垫圈(14),金属垫圈(14)的外径为R2,R1>R2,在R1和R2之间的周向均布紧固螺栓(15),紧固螺栓(15)固定连接前端壳体(11)和后端壳体(12);前端壳体(11)、后端壳体(12)和金属垫圈(14)同轴且内径相同;所述的多片式样品夹具的两端为环状支撑架(24),支撑杆(22)沿周向均布在环状支撑架(24)上,支撑杆(22)上安装有多组垫片(21),每组垫片之间夹持有片状样品(23)。...
【专利技术属性】
技术研发人员:闫冠云,纪和菲,邹林,陈杰,孙良卫,彭梅,孙光爱,史鹏,汪小琳,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院核物理与化学研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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