專利名稱：一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量裝置技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)
測量裝置。
背景技術(shù)：
研究表明在材料破壞過程中，金屬材料所受應(yīng)力及環(huán)境介質(zhì)之間存在很大的關(guān) 聯(lián)性，各影響因素造成的變化均會表現(xiàn)為材料電化學(xué)行為變化。因此，金屬材料在力學(xué)、化 學(xué)環(huán)境交互作用下的腐蝕電化學(xué)數(shù)據(jù)與規(guī)律的取得對承力金屬構(gòu)件的設(shè)計、壽命預(yù)測與評 估具有重要科學(xué)意義和使用價值。如何對試件在特定的使用環(huán)境介質(zhì)中施加長期恒定拉伸應(yīng)力，并實現(xiàn)金屬材料各 種形式破壞過程電化學(xué)行為的測量是當(dāng)前研究的關(guān)注點。如“彈簧恒載應(yīng)力腐蝕試驗裝 置”(ZL94247294. 2)的專利技術(shù)，該裝置的試樣安裝在支架內(nèi)的上、下卡頭之間，并被密封 在一個密封容器內(nèi)，通過壓縮彈簧和移動加載螺桿實現(xiàn)加載，密封容器包括便于加載的波 紋管動密封、鐘罩密封及電測孔密封等。該裝置雖改變了原有設(shè)備體積笨重、不可移動的缺 點，但是試樣被密封在一個密封的鐘罩形筒體罩中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)使其載荷施加困難，只能完成 試樣在一種氣體環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕試驗，無法同時進行電化學(xué)實驗。“便攜式金屬材料拉伸 應(yīng)力腐蝕裝置及其方法”(公開號CN 101498649A)的專利技術(shù)，該裝置是將拉伸試樣通過 加載拉桿和加載螺母固定連接在加載主體裝置上，并通過加載螺母對拉伸試樣施加拉力， 然后通過腐蝕試驗槽對拉伸試樣進行選擇性腐蝕。該裝置的加載、操作及攜帶雖方便，也能 滿足電化學(xué)測試需要，但不能進行液態(tài)腐蝕介質(zhì)、氣體和拉伸應(yīng)力共同作用下的電化學(xué)腐 蝕實驗。另外，上述兩種實驗裝置的試樣大小和長度不能根據(jù)實驗材料的多少和屈服強度 的大小靈活制作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、移動方便、 操作簡單、應(yīng)力讀數(shù)準確、試樣尺寸可調(diào)和試樣可重復(fù)使用的拉伸應(yīng)力作用下的腐蝕原位 電化學(xué)測量裝置。以便研究溶液體系或氣體飽和的溶液體系、PH值、時間和應(yīng)力條件對金 屬材料腐蝕的影響以及電化學(xué)參數(shù)的變化，分析拉伸應(yīng)力和環(huán)境介質(zhì)共同作用下試樣的損 傷演變規(guī)律。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該裝置由應(yīng)力加載測量部分和原位 腐蝕部分組成應(yīng)力加載測量部分包括支架、測量桿臂、夾持件和砝碼加載桿；測量桿臂通過第一 銷釘鉸接在支架的上端，第一銷釘右邊的測量桿臂為加載桿臂，第一銷釘左邊的測量桿臂 為拉伸桿臂，加載桿臂的長度與拉伸桿臂的長度比為8 1 12 1;加載桿臂通過第二 銷釘與加載桿鉸接，拉伸桿臂通過第三銷釘與夾持件的定位孔活動連接。
原位腐蝕部分包括拉伸試樣、腐蝕試驗容器和卡槽；夾持件的下端通過第四銷釘 與拉伸試樣的上端活動連接，拉伸試樣穿過腐蝕試驗容器，拉伸試樣的下端與卡槽通過第 五銷釘鉸接，卡槽固定在支架的底座上。腐蝕試驗容器的上部和下部分別設(shè)有上插孔和下插孔，上插孔和下插孔相應(yīng)地設(shè) 置有上插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞；拉伸試樣通過上插孔和下插孔穿過腐蝕試驗容器，上 插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞分別緊卡在拉伸試樣的上、下部位，腐蝕試驗容器通過拉伸試 樣固定在夾持件的下端和卡槽之間；在上插孔兩側(cè)的容器壁上是對稱地設(shè)有出氣口和進 氣口，在靠近拉伸試樣工作部位的腐蝕試驗容器的側(cè)壁上，分別設(shè)有輔助電極插口和參比 電極插口，輔助電極和參比電極分別通過輔助電極插口和參比電極插口插入腐蝕試驗容器 內(nèi)，輔助電極、參比電極和拉伸試樣分別外接電化學(xué)工作站。所述的加載桿臂上設(shè)有刻度，加載桿臂上設(shè)置有水平滑動的游碼。所述的夾持件的上端均勻的開有2 8個定位孔，下端設(shè)有“凹”狀插口。所述的上插孔橡皮塞和下插孔橡皮塞均分別設(shè)有開孔，該開孔與拉伸試樣橫截面 積相同。所述的加載桿臂的長度和拉伸桿臂的長度分別為加載桿臂的第二銷釘?shù)降谝讳N 釘?shù)闹行木嚯x和拉伸桿臂的第三銷釘?shù)降谝讳N釘?shù)闹行木嚯x。所述的拉伸試樣的形狀是兩端寬、中間窄的片狀金屬物，兩端分別加工有小孔，中 間留有Icm2工作面積，其它部分用硅膠密封。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明由應(yīng)力加載測量部分和原位腐蝕部分組成。應(yīng)力 加載測量部分為杠桿結(jié)構(gòu)，包括支架、測量桿臂和夾持件；原位腐蝕部分的腐蝕試驗容器設(shè) 有進氣口和出氣口，以便在試驗過程中通入各種腐蝕介質(zhì)的氣體，進氣口和出氣口以橡皮 塞封口，并用硅膠密封縫隙處。腐蝕試驗容器上部兩側(cè)設(shè)有輔助電極插口和參比電極插口， 便于電化學(xué)測試中使用的對電極和參比電極穿過并浸入腐蝕介質(zhì)。當(dāng)拉伸試樣安裝完畢后，被測拉伸試樣通過夾持件活動連接在測量桿臂上的拉伸 桿臂上，將拉伸試樣和參比電極以及輔助電極分別外接電化學(xué)工作站進行電化學(xué)測試。實 驗前腐蝕試驗容器上所有開口處均用硅膠密封，以防止液態(tài)腐蝕介質(zhì)和氣體外漏。進行拉 伸腐蝕試驗時，從進氣口注入腐蝕介質(zhì)。然后通過增減砝碼加載桿上的砝碼或移動游碼對 拉伸試樣施加拉伸應(yīng)力，并保持應(yīng)力恒定，應(yīng)力大小通過計算砝碼重量和游碼讀數(shù)換算得 到。故能實現(xiàn)加載指定實驗力、液態(tài)和氣態(tài)(有毒氣體也可)腐蝕介質(zhì)共同作用下的腐蝕 原位電化學(xué)行為測量。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、移動方便、操作簡單、應(yīng)力讀數(shù)準確、試樣尺 寸可調(diào)和可重復(fù)使用的特點。該裝置能實現(xiàn)加載指定應(yīng)力、液態(tài)和氣態(tài)(有毒氣體也可) 腐蝕介質(zhì)共同作用的腐蝕原位電化學(xué)行為測量。該裝置可廣泛用于研究溶液體系或氣體飽 和的溶液體系、PH值、時間和應(yīng)力條件對金屬材料腐蝕的影響以及電化學(xué)參數(shù)的變化，分析 拉伸應(yīng)力和環(huán)境介質(zhì)共同作用下試樣的損傷演變規(guī)律。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖3是圖2和圖1中腐蝕試驗容器(3)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2和圖1中拉伸試樣(5)的形狀示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述，并非對保護范圍的限 制。實施例1一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，如圖1所示，該裝置由應(yīng)力加 載測量部分和原位腐蝕部分組成應(yīng)力加載測量部分包括支架1、測量桿臂11、夾持件7和砝碼加載桿13。測量桿 臂11通過第一銷釘9鉸接在支架1的上端，第一銷釘9右邊的測量桿臂11為加載桿臂，第 一銷釘9左邊的測量桿臂11為拉伸桿臂，加載桿臂的長度與拉伸桿臂的長度比為8 1 10 1，加載桿臂的長度和拉伸桿臂的長度分別為加載桿臂的第二銷釘12到第一銷釘9的 中心距離和拉伸桿臂的第三銷釘8到第一銷釘9的中心距離。加載桿臂通過第二銷釘12 與加載桿13鉸接，拉伸桿臂通過第三銷釘8與夾持件7的定位孔活動連接。如圖2所示，原位腐蝕部分包括拉伸試樣5、腐蝕試驗容器3和卡槽2。夾持件7 的下端通過第四銷釘6與拉伸試樣5的上端活動連接，拉伸試樣5穿過腐蝕試驗容器3，拉 伸試樣5的下端與卡槽2通過第五銷釘15鉸接，卡槽2固定在支架1的底座上。如圖3所示，腐蝕試驗容器3的上部和下部分別設(shè)有上插孔19和下插孔21，上插 孔19和下插孔21相應(yīng)地設(shè)置有上插孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16 ；拉伸試樣5通過上 插孔19和下插孔21穿過腐蝕試驗容器3，上插孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16分別緊卡在 拉伸試樣5的上、下部位，腐蝕試驗容器3通過拉伸試樣5固定在夾持件7的下端和卡槽2 之間；在上插孔19兩側(cè)的容器壁上是對稱地設(shè)有出氣口 17和進氣口 20，在靠近拉伸試樣5 工作部位22的腐蝕試驗容器3的側(cè)壁上，分別設(shè)有輔助電極插口 4和參比電極插口 14，輔 助電極和參比電極分別通過輔助電極插口 4和參比電極插口 14插入腐蝕試驗容器3內(nèi)，輔 助電極、參比電極和拉伸試樣5組成三電極體系外接電化學(xué)工作站。本實施例中所述的加載桿臂上設(shè)有刻度，加載桿臂上設(shè)置有水平滑動的游碼 10 ；所述的夾持件7的上端均勻的開有5 8個定位孔，下端設(shè)有“凹”狀插口 ；所述的上插 孔橡皮塞18和下插孔橡皮塞16均分別設(shè)有開孔，該開孔與拉伸試樣5橫截面積相同。如圖4所示，本實施例所述的拉伸試樣5的形狀是兩端寬、中間窄的片狀金屬物， 兩端分別加工有小孔23，中間留有Icm2工作面積22，其它部分用硅膠密封。實施例2一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置。加載桿臂的長度與拉伸桿臂的 長度比為10 1 12 1;夾持件7的上端均勻的開有2 6個定位孔。其余同實施例1。本具體實施方式
由應(yīng)力加載測量部分和原位腐蝕部分組成。應(yīng)力加載測量部分為 杠桿結(jié)構(gòu)，包括支架1、測量桿臂11和夾持件7 ；原位腐蝕部分的腐蝕試驗容器3設(shè)有進氣 口 20和出氣口 17，以便在試驗過程中通入各種腐蝕介質(zhì)的氣體，進氣口 20和出氣口 17以 橡皮塞封口，并用硅膠密封縫隙處。腐蝕試驗容器3上部兩側(cè)設(shè)有輔助電極插口 4和參比電極插口 14，便于電化學(xué)測試中使用的對電極和參比電極穿過并浸入腐蝕介質(zhì)。當(dāng)拉伸試樣安裝完畢后，被測拉伸試樣5通過夾持件7活動連接在測量桿臂11上 的拉伸桿臂上，將拉伸試樣5和參比電極以及輔助電極分別外接電化學(xué)工作站進行電化學(xué) 測試。實驗前腐蝕試驗容器3上所有開口處均用硅膠密封，以防止液態(tài)腐蝕介質(zhì)和氣體外 漏。進行拉伸腐蝕試驗時，從進氣口 20注入腐蝕介質(zhì)。然后通過增減砝碼加載桿13上的 砝碼或移動游碼對拉伸試樣5施加拉伸應(yīng)力，并保持應(yīng)力恒定，應(yīng)力大小通過計算砝碼重 量和游碼讀數(shù)換算得到。故能實現(xiàn)加載指定實驗力、液態(tài)和氣態(tài)(有毒氣體也可)腐蝕介 質(zhì)共同作用下的腐蝕原位電化學(xué)行為測量。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、移動方便、操作簡單、應(yīng)力讀數(shù)準確、拉伸試 樣5尺寸可調(diào)和可重復(fù)使用的特點。該裝置能實現(xiàn)加載指定應(yīng)力、液態(tài)和氣態(tài)(有毒氣體 也可)腐蝕介質(zhì)共同作用的腐蝕原位電化學(xué)行為測量。該裝置可廣泛用于研究溶液體系或 氣體飽和的溶液體系、PH值、時間和應(yīng)力條件對金屬材料腐蝕的影響以及電化學(xué)參數(shù)的變 化，分析拉伸應(yīng)力和環(huán)境介質(zhì)共同作用下試樣的損傷演變規(guī)律。
權(quán)利要求
一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，其特征在于該裝置由應(yīng)力加載測量部分和原位腐蝕部分組成應(yīng)力加載測量部分包括支架(1)、測量桿臂(11)、夾持件(7)和砝碼加載桿(13)；測量桿臂(11)通過第一銷釘(9)鉸接在支架(1)的上端，第一銷釘(9)右邊的測量桿臂(11)為加載桿臂，第一銷釘(9)左邊的測量桿臂(11)為拉伸桿臂，加載桿臂的長度與拉伸桿臂的長度比為8∶1～12∶1；加載桿臂通過第二銷釘(12)與加載桿(13)鉸接，拉伸桿臂通過第三銷釘(8)與夾持件(7)的定位孔活動連接；原位腐蝕部分包括拉伸試樣(5)、腐蝕試驗容器(3)和卡槽(2)；夾持件(7)的下端通過第四銷釘(6)與拉伸試樣(5)的上端活動連接，拉伸試樣(5)穿過腐蝕試驗容器(3)，拉伸試樣(5)的下端與卡槽(2)通過第五銷釘(15)鉸接，卡槽(2)固定在支架(1)的底座上；腐蝕試驗容器(3)的上部和下部分別設(shè)有上插孔(19)和下插孔(21)，上插孔(19)和下插孔(21)相應(yīng)地設(shè)置有上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)；拉伸試樣(5)通過上插孔(19)和下插孔(21)穿過腐蝕試驗容器(3)，上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)分別緊卡在拉伸試樣(5)的上、下部位，腐蝕試驗容器(3)通過拉伸試樣(5)固定在夾持件(7)的下端和卡槽(2)之間；在上插孔(19)兩側(cè)的容器壁上對稱地設(shè)有出氣口(17)和進氣口(20)，在靠近拉伸試樣(5)工作部位(22)的腐蝕試驗容器(3)的側(cè)壁上，分別設(shè)有輔助電極插口(4)和參比電極插口(14)，輔助電極和參比電極分別通過輔助電極插口(4)和參比電極插口(14)插入腐蝕試驗容器(3)內(nèi)，輔助電極、參比電極和拉伸試樣(5)組成三電極測試體系外接電化學(xué)工作站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，其特征在于所 述的加載桿臂上設(shè)有刻度，加載桿臂上設(shè)置有水平滑動的游碼(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉伸應(yīng)力作用下的腐蝕原位電化學(xué)測量裝置，其特征在于所 述的夾持件(7)的上端均勻的開有2 8個定位孔，下端設(shè)有“凹”狀插口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，其特征在于所 述的上插孔橡皮塞(18)和下插孔橡皮塞(16)均分別設(shè)有開孔，該開孔與拉伸試樣(5)橫 截面積相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，其特征在于所 述的加載桿臂的長度和拉伸桿臂的長度分別為加載桿臂的第二銷釘(12)到第一銷釘(9) 的中心距離和拉伸桿臂的第三銷釘⑶到第一銷釘(9)的中心距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置，其特征在于所 述的拉伸試樣(5)的形狀是兩端寬、中間窄的片狀金屬物，兩端分別加工有小孔(23)，中間 留有Icm2工作面積(22)，其它部分用硅膠密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拉伸應(yīng)力作用下的原位腐蝕電化學(xué)測量裝置。其方案是測量桿臂(11)通過第一銷釘(9)鉸接在支架(1)上端，加載桿臂通過第二銷釘(12)與加載桿(13)鉸接；拉伸桿臂通過第三銷釘(8)與夾持件(7)的定位孔活動連接，夾持件(7)的下端通過第四銷釘(6)與拉伸試樣(5)的上端活動連接；拉伸試樣(5)通過上、下插孔(19、21)穿過腐蝕試驗容器(3)，下端與卡槽(2)鉸接；腐蝕試驗容器(3)的側(cè)壁上分別設(shè)有輔助和參比電極插口(4、14)，輔助和參比電極分別通過各自的插口(4、14)插入腐蝕試驗容器(3)內(nèi)，并與拉伸試樣(5)一起組成三電極體系外接于電化學(xué)工作站。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、移動方便、操作簡單、應(yīng)力讀數(shù)準確、試樣尺寸可調(diào)和可重復(fù)使用的特點。
文檔編號G01N17/02GK101963574SQ20101028938
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者余璐, 劉靜, 李平生, 郝優(yōu)陽, 黃峰 申請人:武漢科技大學(xué)