本发明专利技术涉及液态金属高温腐蚀领域，具体为一种旋转式动态金属腐蚀装置及使用方法。该装置有气路与密封系统、温控与反应器系统和升降与旋转系统，气路与密封系统主要包括真空泵、电阻式真空计、混气装置、气体流量控制器；温控与反应器系统主要包括加热元件、测温元件、人工智能温控仪、耐热钢实验腔、实验腔上封盖、玻璃内衬；升降与旋转系统主要包括步进电机、升降滑台、滚珠螺杆、限位器、旋转杆、试样架。该装置通过金属与高温橡胶圈挤压密封方式，实现试验环境气氛可控，通过智能控温实现试验温度精确可控，通过旋转电机带动搅拌杆旋转的方式实现试样和腐蚀介质（液态金属）的相对运动，在简单的设备组成条件下实现高温动态腐蚀试验。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及液态金属高温腐蚀领域，具体为一种旋转式动态金属腐蚀装置及使用方法。该装置有气路与密封系统、温控与反应器系统和升降与旋转系统，气路与密封系统主要包括真空泵、电阻式真空计、混气装置、气体流量控制器；温控与反应器系统主要包括加热元件、测温元件、人工智能温控仪、耐热钢实验腔、实验腔上封盖、玻璃内衬；升降与旋转系统主要包括步进电机、升降滑台、滚珠螺杆、限位器、旋转杆、试样架。该装置通过金属与高温橡胶圈挤压密封方式，实现试验环境气氛可控，通过智能控温实现试验温度精确可控，通过旋转电机带动搅拌杆旋转的方式实现试样和腐蚀介质（液态金属）的相对运动，在简单的设备组成条件下实现高温动态腐蚀试验。【专利说明】
本专利技术涉及液态金属高温腐蚀领域，具体为一种旋转式动态金属腐蚀装置及使用方法。在高温可控气氛下采用旋转的方式使结构材料与液态金属相对运动，实现材料在动态液态金属中的腐蚀测试，从而为研究材料与液态金属的动态相容性提供了可能性，简化了传统管道式动态腐蚀装置。
技术介绍
液态金属通常具有比水更高的密度和热容，因此当使用液态金属作为传热介质时，热传导效率更高，同时由于其沸点高，可以在更高的温度使用而不用担心蒸汽压过高引起的安全问题。所以，近年来使用液态金属作为传热介质或冷却剂成为研究热点。但高温下的液态金属通常具有比水或水蒸气更高的腐蚀能力，容易造成传热介质对容器结构材料或其它结构材料的腐蚀，因此研究结构材料与液态金属的相容性对于工程应用和科学研究都具有重要的意义。作为传热介质或冷却剂，液态金属通常在一定的容器或管道内流动。因此，除了普通意义上的腐蚀之外，还会对相关材料造成冲蚀。所以，研究高温下流动液态金属对结构材料造成的腐蚀或冲蚀是一种更为直接、更为贴近真实服役状况的测试手段。目前，通常采用的流动液态金属腐蚀测试装置为管道式装置，即热对流或外力驱动(通过机械泵或电磁泵驱动)使液态金属在固定管道内流动，将测试样品放在管道内研究其和液态金属的相容性。但使用热对流驱动的管道式装置中液态金属的流速较低，难以达到真实服役状况下的流速，从而造成测试数据不准确。而使用机械泵或电磁泵驱动的管道式装置，一方面装置复杂、投资较大，另一方面液态金属也会造成机械泵和电磁泵的腐蚀和磨蚀，既损害泵也会造成液态金属的污染。同时，管道式装置由于管道直径的限制，通常能放入的样品数量有限。所以，设计一种简单的、流动速度可调的动态金属腐蚀测试装置显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，解决现有技术中装置复杂、液态金属易受污染、装入样品数量受限等问题。针对液态金属动态腐蚀测试需求，提供一种简单、可操作性强的装置。使用该装置可方便调整试验温度、试样和液态金属的相对运动速度、实验气氛等参数，实现对材料与液态金属相容性实验数据的方便、可靠采集与分析。结合所专利技术的旋转式动态金属腐蚀装置，提出一种旋转式动态金属腐蚀装置的使用方法。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现:—种旋转式动态金属腐蚀装置，该装置包括气路与密封系统、温控与反应器系统和升降与旋转系统，具体结构如下:气路与密封系统包括:真空泵、电阻式真空计、混气装置、气体流量计、单向安全阀、气瓶，真空泵通过波纹管与实验腔上封盖连接，对实验腔抽真空；电阻式真空计连接在实验腔上封盖上，測量和监控实验腔气体压カ；混气装置的进气端通过气体流量计连接气瓶，混气装置的出气端通过电磁阀连接实验腔上封盖，单向安全阀安装在实验腔上封盖上；温控与反应器系统包括:加热元件、测温元件、人工智能温控仪、耐热钢实验腔、实验腔上封盖、玻璃内衬，加热元件设置于实验腔的外侧，对实验腔进行加热；人工智能温控仪分别与加热元件和测温元件连接，测温元件的一端伸至实验腔中，通过测温元件测量实验腔温度，通过人工智能温控仪实现对温度的设定和控制；玻璃内衬放入耐热钢实验腔中，使液态金属与实验腔隔离；实验腔顶部安装实验腔上封盖，实验腔上封盖通过挤压密封方式与实验腔结合；实验腔上封盖为中空结构，内部通过循环水冷却；旋转杆透过实验腔上封盖上的中心孔伸至实验腔中，旋转杆伸至实验腔中的一端连接试样架；旋转杆和上封盖中心孔之间通过挤压方式实现密封；升降与旋转系统包括:升降电机、旋转电机、升降滑台、滚珠螺杆、限位器、旋转杆、试样架，升降滑台为立面和水平面形成的L型升降滑台，L型升降滑台的立面与滚珠螺杆螺纹连接，升降电机与滚珠螺杆相连，带动L型升降滑台上下滑动；滚珠螺杆的上部和下部分别安装有限位器，升降滑台的上下移动通过限位器限定；旋转电机安装在L型升降滑台的水平面上，旋转电机的下部连接旋转杆的一端，旋转电机通过旋转杆带动旋转杆另一端的试样架在实验腔内转动；旋转杆与实验腔上封盖中部的孔保持同轴，两者之间通过金属与高温橡胶圈挤压密封装置实现动态密封。所述的旋转式动态金属腐蚀装置，旋转式动态金属腐蚀装置的外部设置人工智能温控仪，与人工智能温控仪连接的测温元件一端伸至实验腔中。所述的旋转式动态金属腐蚀装置，金属与高温橡胶圈挤压密封装置安放在实验腔上封盖与实验腔连接处，以及旋转杆与上封盖中心孔连接处，分别实现静态和动态密封。所述的旋转式动态金属腐蚀装置，旋转式动态金属腐蚀装置使用旋转电机带动试样架旋转，造成试样和液态金属之间的相对运动，实现动态腐蚀实验；从而，通过调整旋转电机的转速和试样在试样架上的位置，进ー步调整试样和液态金属的相对运动速率。所述的旋转式动态金属腐蚀装置，实验腔内部有高纯石英制作的玻璃内衬，用来避免液态金属与实验腔之间的接触，减少因实验腔腐蚀对实验结果造成的干扰；玻璃内村与实验腔之间使用刚玉粉填实，避免实验过程中玻璃内衬的晃动。所述的旋转式动态金属腐蚀装置，旋转杆通过实验腔上封盖的中心孔插入实验腔内部，并连接试样架，旋转杆与实验腔上封盖中心孔通过金属与高温橡胶圈挤压密封。所述的旋转式动态金属腐蚀装置的使用方法，实验开始前，使用气路与密封系统中的真空泵将密封的实验腔抽至设定真空度以下，然后再使用温控与反应器系统将实验腔加热至设定温度；而后向实验腔内通入设定的混合气体，并在整个实验过程中保持腔内气氛稳定；实验过程中通过旋转杆带动试样架转动，实现试样和液态金属之间的相对运动，实验过程中使用升降电机提升或下降试样架。所述的旋转式动态金属腐蚀装置的使用方法，包括如下步骤:I)将玻璃内衬放入实验腔，并使用刚玉粉将玻璃内衬与实验腔之间的空隙填实，并将适量的腐蚀介质块状金属装入玻璃内衬中；2)在实验腔上封盖中心孔内放入挤压密封金属框和高温橡胶圈，将旋转杆穿过实验腔上封盖中心孔；3)将试样架与穿过实验腔上封盖的旋转杆相连，同时在试样架上装卡好试样，使用升降电机，将试样架提升至高出玻璃内衬位置；4)盖上实验腔上封盖，使用锁紧卡扣锁死实验腔上封盖，使用真空泵将实验腔内部气压抽至设定值；5)使用温控与反应器系统进行加热和温控，加热实验腔，将腐蚀介质块状金属熔化成液体，同时保证实验腔内温度按照设定程序运行，在此过程中保持实验腔内真空度；6 )在实验腔内液态金属达到预定温度且状态稳定后，使用混气装置向实验腔内注入设计的混合气体，气体流量通过气体流量计控制；7)实验腔内气体压力和组成稳定后，使用升降电机将试样架下调，浸入液态金属中，同时开启旋转电机，使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋转式动态金属腐蚀装置，其特征在于，该装置包括气路与密封系统、温控与反应器系统和升降与旋转系统，具体结构如下：气路与密封系统包括：真空泵、电阻式真空计、混气装置、气体流量计、单向安全阀、气瓶，真空泵通过波纹管与实验腔上封盖连接，对实验腔抽真空；电阻式真空计连接在实验腔上封盖上，测量和监控实验腔气体压力；混气装置的进气端通过气体流量计连接气瓶，混气装置的出气端通过电磁阀连接实验腔上封盖，单向安全阀安装在实验腔上封盖上；温控与反应器系统包括：加热元件、测温元件、人工智能温控仪、耐热钢实验腔、实验腔上封盖、玻璃内衬，加热元件设置于实验腔的外侧，对实验腔进行加热；人工智能温控仪分别与加热元件和测温元件连接，测温元件的一端伸至实验腔中，通过测温元件测量实验腔温度，通过人工智能温控仪实现对温度的设定和控制；玻璃内衬放入耐热钢实验腔中，使液态金属与实验腔隔离；实验腔顶部安装实验腔上封盖，实验腔上封盖通过挤压密封方式与实验腔结合；实验腔上封盖为中空结构，内部通过循环水冷却；旋转杆透过实验腔上封盖上的中心孔伸至实验腔中，旋转杆伸至实验腔中的一端连接试样架；旋转杆和上封盖中心孔之间通过挤压方式实现密封；升降与旋转系统包括：升降电机、旋转电机、升降滑台、滚珠螺杆、限位器、旋转杆、试样架，升降滑台为立面和水平面形成的L型升降滑台，L型升降滑台的立面与滚珠螺杆螺纹连接，升降电机与滚珠螺杆相连，带动L型升降滑台上下滑动；滚珠螺杆的上部和下部分别安装有限位器，升降滑台的上下移动通过限位器限定；旋转电机安装在L型升降滑台的水平面上，旋转电机的下部连接旋转杆的一端，旋转电机通过旋转杆带动旋转杆另一端的试样架在实验腔内转动；旋转杆与实验腔上封盖中部的孔保持同轴，两者之间通过金属与高温橡胶圈挤压密封装置实现动态密封。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王培，叶中飞，董红，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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