一种电化学原位测量的电解池装置，主体结构包括前槽体、后槽体、工作电极或三点弯曲试样、螺栓、出水孔、进水孔、辅助电极、盐桥、参比电极和锥形瓶，其特征在于前槽体和后槽体为对称式半体结构，两者对正后构成盒式结构的电解池，用长螺栓将前、后槽体固定在三点弯曲试样两侧，在前后两槽体与试样对接之处设置有密封垫防止腐蚀液的渗漏；前槽体由前板、左侧板、右侧板和底板合围构成，前板为Ｈ型板式结构，四个顶角上分别制有圆孔用于螺栓固定，上下圆孔之间的距离大于三点弯曲试样的上下宽度；在前槽体的前板内侧中心位置设置有凹槽放置辅助电极；左侧板上设置有一圆孔用来串通放置盐桥，盐桥一端通过腐蚀液与辅助电极和工作电极连通，另一端通过装有饱和氯化钾溶液的锥形瓶与参比电极连接，右侧板上设置有一圆孔用作进水孔；左、右两侧板的高度均大于三点弯曲预制裂纹试样的Ｖ型缺口底端高度；与前槽体对称结构的后槽体由后板、左后侧板、右后侧板和后底板合围组成，后板与前板的尺寸、形状相同，右后侧板上设置有一圆孔用作出水孔；左、右后侧板与左、右前侧板同高同宽，为对称式形状和结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料腐蚀研究
，涉及一种能够对各种金属材 料进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验用的电化学原位测量的电解池装置。
技术介绍
腐蚀疲劳是指腐蚀性介质和交变应力或脉动应力的协同作用所 引起的金属材料断裂现象。工程实践中各种承受循环载荷的结构都可 能发生腐蚀疲劳破坏，造成重大事故，给国民经济带来重大损失。现 代工业的发展要求构件能够承受更苛刻的腐蚀与载荷条件，使得腐蚀 疲劳问题更为严重。在腐蚀疲劳破坏中，其寿命主要由裂纹扩展行为 所控制，因此研究金属腐蚀疲劳的裂纹扩展规律及其影响因素具有突出的意义。20世纪60年代末，加拿大已经出现了关于腐蚀疲劳装置 的专利；80年代起，日本也出现大量关于腐蚀疲劳的专利，其中有 关于腐蚀疲劳试验中腐蚀装置的专利，这表明日本在进行腐蚀疲劳试 验时开始重视腐蚀装置的设计和安装，将疲劳和腐蚀有机结合起来研 究对实际应用更具有指导意义。国内梁健专利技术的一种盐雾腐蚀疲劳装 置也实现了腐蚀与机械疲劳的有机结合，能够对更加恶劣条件下材料 的疲劳性能进行研究。但是以上这些技术只是将腐蚀作为机械疲劳发 生的环境条件，并未进一步对腐蚀在腐蚀疲劳过程中的影响进行研 究。如果将没有力学影响的材料腐蚀的一些研究手段如电化学测量引 入腐蚀疲劳，就能够从腐蚀疲劳机理上进一步研究腐蚀在腐蚀疲劳中 所起的作用。对现有的腐蚀疲劳技术及其腐蚀装置都是针对疲劳试样 进行设计的，但是腐蚀疲劳裂纹扩展试样采用相同的腐蚀装置却无法 进行电化学测量。目前有关金属材料腐蚀疲劳裂纹扩展中电化学原位 测量的技术很少有报道，仅有腐蚀疲劳试验中有关腐蚀试验设计的简 单介绍，如航空工业标准HB 6626-92《金属材料在含水介质中疲 劳裂纹扩展速率试验方法》中有关于标准的紧凑拉伸C(T)试样的循环腐蚀槽和电化学测量连接示意图，但是不适用于三点弯曲试样。所 以，现有技术中普遍存在着难以实现对腐蚀疲劳裂纹扩展试样进行电 化学测量的缺点，特别是缺少装置对电化学原位进行测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术装置中存在的缺点，设计研制一 种能够在金属材料腐蚀疲劳裂纹扩展试验中对试样表面裂纹区进行 电化学原位测量的电解池装置，该装置同时也是材料腐蚀疲劳裂纹扩 展试验的腐蚀装置；能够避免试样与疲劳机在腐蚀液中电接触的问 题。为了实现上述目的，本专利技术的主体结构包括前槽体、后槽体、工 作电极(或三点弯曲试样)、螺栓、出水孔、进水孔、辅助电极、盐 桥、参比电极和锥形瓶；前槽体和后槽体为对称式半体结构，两者对 正后构成盒式结构的电解池，用长螺栓将前、后槽体固定在三点弯曲 试样两侧，在前后两槽体与试样对接之处设置有密封垫，密封垫能够 有效防止腐蚀液的渗漏；前槽体由前板、左侧板、右侧板和底板合围 构成，其中前板为H型板式结构，其四个顶角上分别制有圆孔用于螺 栓固定，上下圆孔之间的距离大于三点弯曲试样的上下宽度；在前槽 体的前板内侧中心位置设置有凹槽放置辅助电极；左侧板上设置有一 圆孔用来串通放置盐桥，盐桥一端通过腐蚀液与辅助电极和工作电极 连通，另一端通过装有饱和氯化钾溶液的锥形瓶与参比电极连接，右 侧板上设置有一圆孔用作进水孔；左、右两侧板的高度均大于三点弯 曲预制裂纹试样的V型缺口底端高度；与前槽体对称结构的后槽体由 后板、左后侧板、右后侧板和后底板合围组成，其中后板与前板的尺 寸、形状相同，右后侧板上设置有一圆孔用作出水孔；左、右后侧板 与左、右前侧板同高同宽，为对称式形状和结构。本专利技术同时作为电化学测量的电解池装置，将电化学测量引入到 腐蚀疲劳裂纹扩展试验中，在三点弯曲试样随加载频率上下运动时， 电解池装置随试样同步运动，实现试样与参比电极、辅助电极的相对 静止，避免了相对运动对电化学测量结果的影响；为了防止腐蚀溶液的渗漏，电解池的前、后槽体与试样之间加有密封垫，并用螺栓使电 解池前、后槽体夹紧在试样两侧，前、后槽体和试样之间只存在两个 平行于试样与槽体接触面的摩擦力，该摩擦力相对于试样上下的加载 载荷也是平行的，而且远远小于载荷，相对载荷可以忽略不计；试样 发生疲劳断裂的方向是垂直于这个摩擦力的，因此试样断裂时不会破 坏槽体，腐蚀液也不会因此流出，避免腐蚀液对试验台造成腐蚀。本专利技术的前槽体和后槽体的左右侧板高度均大于三点弯曲预制 裂纹试样的V型缺口底端高度但小于试样高度，实现腐蚀液从前槽体 流入而从后槽体流出，形成循环；在前槽体的前板内侧凹槽中的辅助 电极中心正对着试样的预制裂纹，参比电极用盐桥和甘汞电极，其鲁 金毛细管尖端正对着试样裂纹的中心；三点弯曲试样和疲劳试验机夹 具的三个接触点都不在腐蚀液里，避免了夹具和试样之间的电偶腐 蚀，不会对试样的电化学测量带来干扰；本电解池装置主体采用透明 的有机玻璃板，试验同时可以观察裂纹处试验现象，实现整体结构装 配和拆卸方便。本专利技术与现有技术相比其整体结构简单实用，可在腐蚀疲劳裂纹 扩展试验的同时完成多种电化学原位测量，如开路电位、线性极化、 电化学噪声以及电化学交流阻抗等；电解池的槽体和试样之间用普通 的密封垫作水密封，装配和拆卸方便；实现了三点弯曲试样腐蚀疲劳 裂纹扩展试验中电化学原位测量，在得到力学参数随试验时间的变化 规律的同时得到电化学参数随试验时间的变化规律，实现材料腐蚀疲 劳裂纹扩展过程中扩展参数的电化学表征，从而实现材料腐蚀疲劳剩 余寿命的表征。 附图说明图1为本专利技术主体的立体结构原理示意图。图2为本专利技术进行腐蚀疲劳裂纹扩展过程中的腐蚀速度随扩展 时间的变化曲线。图3为本专利技术进行腐蚀疲劳裂纹扩展过程中的极化电阻(Rp)随 扩展时间的变化曲线。具体实施例方式下面通过实施例并结合附图作进一步说明。 实施例本实施例的主体结构包括前槽体7、后槽体3、工作电极或三点弯曲试样l、螺栓2、出水孔4、进水孔5、辅助电极6、盐桥8、参 比电极9和锥形瓶10;前槽体7和后槽体3为对称式半体结构，两 者对正后构成盒式结构的电解池盒体，用长螺栓2将前、后槽体7和 3固定在三点弯曲试样1两侧，在两槽体与试样之间连接处设置有密 封垫，密封垫可防止腐蚀液的渗漏；前槽体7分为前板、左侧板、右 侧板和底板，其中H型前板的四个顶角上分别制有圆孔用于螺栓2固 車，上下圆孔之间的距离大于三点弯曲试样l的上下宽度，在前板内 侧中心位置设置有凹槽内放置辅助电极6;左侧板上设置有一圆孔用 来串通放置盐桥8，盐桥8—端与辅助电极6连通，另一端通过装有 饱和氯化钾溶液的锥形瓶10与参比电极9连接，右侧板上设置有一 圆孔用作进水孔5;左右两侧板的高度均大于三点弯曲预制裂纹试样 1的V型缺口底端高度；后槽体3与前槽体7为对称式结构，后槽体 3由后板、左后侧板、右后侧板和后底板组成，其中后板与前板尺寸、 形状相同，右后侧板上设置有一圆孔用作出水孔4;左、右后侧板与 左右前侧板同高同宽，为对称式形状和结构。本实施例装配时，先将辅助电极6用防水胶粘在前槽体7的前板 内部中心位置的凹槽内，将密封垫分别粘在前槽体和后槽体紧贴三点 弯曲试样1的部位，然后将四只螺栓2穿在前后两槽体7和3上先不 全拧紧，最后将三点弯曲试样l放在中间，待中心对准后再拧紧四只 螺栓2;试验之前注入循环腐蚀液，然后安放好盐桥8。附图2和3是低合金钢材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学原位测量的电解池装置，主体结构包括前槽体、后槽体、工作电极或三点弯曲试样、螺栓、出水孔、进水孔、辅助电极、盐桥、参比电极和锥形瓶，其特征在于前槽体和后槽体为对称式半体结构，两者对正后构成盒式结构的电解池，用长螺栓将前、后槽体固定在三点弯曲试样两侧，在前后两槽体与试样对接之处设置有密封垫防止腐蚀液的渗漏；前槽体由前板、左侧板、右侧板和底板合围构成，前板为Ｈ型板式结构，四个顶角上分别制有圆孔用于螺栓固定，上下圆孔之间的距离大于三点弯曲试样的上下宽度；在前槽体的前板内侧中心位置设置有凹槽放置辅助电极；左侧板上设置有一圆孔用来串通放置盐桥，盐桥一端通过腐蚀液与辅助电极和工作电极连通，另一端通过装有饱和氯化钾溶液的锥形瓶与参比电极连接，右侧板上设置有一圆孔用作进水孔；左、右两侧板的高度均大于三点弯曲预制裂纹试样的Ｖ型缺口底端高度；与前槽体对称结构的后槽体由后板、左后侧板、右后侧板和后底板合围组成，后板与前板的尺寸、形状相同，右后侧板上设置有一圆孔用作出水孔；左、右后侧板与左、右前侧板同高同宽，为对称式形状和结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张慧霞，程文华，邓春龙，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：95
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。