專利名稱：一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于材料性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，具體地說(shuō)，是指一種能夠控制高溫氧化氣氛中的氧壓和水氣壓強(qiáng)的高溫氧化試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在蒸汽鍋爐和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境中存在著大量的水氣，水氣對(duì)高溫材料的氧化行為有著一定的影響。水氣的存在導(dǎo)致合金材料生成了疏松多孔的氧化膜，加速了氧化膜的剝落，致使材料容易發(fā)生災(zāi)難性氧化，影響了鍋爐和發(fā)動(dòng)機(jī)的安全使用，因此需要建立能夠模擬實(shí)際工作環(huán)境的高溫氧化試驗(yàn)裝置來(lái)研究合金材料在高溫水氣下的氧化行為。目前有關(guān)材料在高溫環(huán)境中服役行為的研究通常都是利用電阻爐或者馬弗爐在大氣環(huán)境中氧化，只能夠控制高溫氧化溫度，而不能控制高溫氧化氣氛，比如說(shuō)水氣壓強(qiáng)， 氧氣壓強(qiáng)，因此很難對(duì)材料進(jìn)行實(shí)際工作環(huán)境的模擬試驗(yàn)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種能夠準(zhǔn)確控制水氣壓強(qiáng)和氧氣壓強(qiáng)的高溫氧化試驗(yàn)裝置。該高溫氧化測(cè)試儀器采用不同氧壓的氣瓶作為氣體輸入來(lái)精確控制氧化氣氛中的氧壓，利用不同溫度下水的飽和蒸汽壓來(lái)精確控制氧化氣氛中的水氣壓強(qiáng)，并采用液封裝置來(lái)屏蔽外界氣氛對(duì)石英管內(nèi)氧化氣氛的影響，且本實(shí)用新型提出的高溫氧化測(cè)試儀器操作方便，測(cè)試數(shù)據(jù)可重復(fù)使用。本實(shí)用新型提供一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，包括氣體輸入子系統(tǒng)、水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)和高溫加熱子系統(tǒng)。所述的氣體輸入子系統(tǒng)包括氣瓶、減壓閥和氣體流量計(jì)，氣瓶與減壓閥相連接，減壓閥通過(guò)橡膠管與氣體流量計(jì)相連通。所述的水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)包括三口圓底燒瓶A、三口圓底燒瓶B、電熱套和水浴箱； 所述的三口圓底燒瓶A通過(guò)玻璃管A與氣體流量計(jì)相連通，并通過(guò)玻璃管B與三口個(gè)圓底燒瓶B相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì)；三口圓底燒瓶B通過(guò)玻璃管C與高溫加熱子系統(tǒng)中石英管上端的連接的玻璃管D相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì)；三口圓底燒瓶A、三口圓底燒瓶B分別放置于電熱套、水浴箱中。所述的高溫加熱子系統(tǒng)包括石英管和立式電阻爐，石英管放置于立式電阻爐中， 石英管頂端通過(guò)磨口接口與玻璃管D的一端相連接，該玻璃管D為三通玻璃管，玻璃管D的一端通過(guò)磨口接口與玻璃管C連接，該玻璃管D剩余一端與玻璃管E相連通；該玻璃管E中具有一個(gè)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)的玻璃轉(zhuǎn)子，在其上連接有合金鏈，底端懸掛鉬絲，鉬絲懸掛試驗(yàn)樣品， 該合金鏈穿過(guò)玻璃管D與玻璃管E、石英管相連接的端口，懸掛于石英管中；石英管下端通過(guò)磨口接口連接玻璃管F，該玻璃管F連接一個(gè)開關(guān)。
3[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，采用不同氧壓的氣瓶作為氣體輸入來(lái)精確控制氧化氣氛中的氧壓；(2)本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，利用不同溫度下水的飽和蒸汽壓來(lái)精確控制氧化氣氛中的水氣壓強(qiáng)；(3)本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，采用液封裝置來(lái)屏蔽外界氣氛對(duì)石英管內(nèi)氧化氣氛的影響；(4)本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器測(cè)試結(jié)果精確，操作方便，測(cè)試數(shù)據(jù)可重復(fù)使用。

圖1是本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-氣體輸入子系統(tǒng)2-水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)3-高溫加熱子系統(tǒng)101-氣瓶102-減壓閥103-氣體流量計(jì)201-三口圓底燒瓶A202-三口圓底燒瓶B203-電熱套204-7K浴箱205-玻璃管A206-玻璃管B207-玻璃管C208-溫度計(jì)301-石英管302-立式電阻爐303-玻璃管D304-玻璃轉(zhuǎn)子305-玻璃管F306-氣體出口307-液體石蠟308-試驗(yàn)樣品
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提出的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，如圖1，包括氣體輸入子系統(tǒng)1、水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)2和高溫加熱子系統(tǒng)3。氣體輸入子系統(tǒng)1用于對(duì)氧化氣氛中氧氣壓強(qiáng)的控制；水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)2用于對(duì)氧化氣氛中水氣壓強(qiáng)的控制；高溫加熱子系統(tǒng)3用于控制氧化的溫度。所述的氣體輸入子系統(tǒng)1包括氣瓶101、減壓閥102和氣體流量計(jì)103，氣瓶101與減壓閥102相連接，減壓閥102通過(guò)橡膠管與氣體流量計(jì)103相連通，減壓閥102和氣體流量計(jì)103共同控制氣氛的流量，在20°C氣體壓強(qiáng)為Iatm時(shí)，可控范圍為25 250ml/min。所述的水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)2包括三口圓底燒瓶A201、三口圓底 燒瓶B202、電熱套203 和水浴箱204。所述的三口圓底燒瓶A201通過(guò)玻璃管A205與氣體流量計(jì)103相連通，并通過(guò)玻璃管B206與三口個(gè)圓底燒瓶B202相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì)208。三口圓底燒瓶B202通過(guò)玻璃管C207與高溫加熱子系統(tǒng)3中石英管301上端的連接的玻璃管D303相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì)208。三口圓底燒瓶A201、三口圓底燒瓶B202分別放置于電熱套203、水浴箱204中。電熱套203采用電阻加熱方式對(duì)三口圓底燒瓶A201進(jìn)行加熱。 水浴箱204通過(guò)水的熱傳導(dǎo)對(duì)三口圓底燒瓶B202加熱，使加熱更均勻、更穩(wěn)定。所述的玻璃管A205、玻璃管B206和玻璃管C207均用電加熱帶纏繞，以此來(lái)加熱玻璃管，防止玻璃管中的水氣遇冷凝結(jié)成水滴。三口圓底燒瓶A201、三口圓底燒瓶B202和玻璃管D303均是通過(guò)磨口接口與玻璃管A205、玻璃管B206和玻璃管C207相連接，并在接口處涂抹凡士林進(jìn)行密封處理。所述的高溫加熱子系統(tǒng)3包括石英管301和立式電阻爐302，石英管301放置于立式電阻爐302中，立式電阻爐302由控制箱進(jìn)行加熱控制，加熱范圍為25 1200°C。石英管301頂端通過(guò)磨口接口與玻璃管D303的一端相連接，該玻璃管D301為三通玻璃管，玻璃管D301的一端通過(guò)磨口接口與玻璃管C207連接，實(shí)現(xiàn)與三口圓底燒瓶B202的連接。該玻璃管D303剩余一端與半封閉的玻璃管E相連通。該半封閉玻璃管E中具有一個(gè)可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)的玻璃轉(zhuǎn)子304，在管內(nèi)連接上一個(gè)!^eCr合金鏈，底端懸掛鉬絲，用于懸掛試驗(yàn)樣品308，該合金鏈穿過(guò)玻璃管D303與玻璃管E、石英管301相連接的端口，進(jìn)而懸掛于石英管301中。 石英管301下端通過(guò)磨口接口連接玻璃管F305，該玻璃管F305連接一個(gè)開關(guān)，可放出玻璃管F305內(nèi)由于水氣凝結(jié)形成的液體水。玻璃管F305中還設(shè)置有一個(gè)用于液體石蠟307密封的氣體出口 306，防止外界氣氛擴(kuò)散到玻璃管F305內(nèi)，同時(shí)可以檢測(cè)整個(gè)氣路的密封性。試驗(yàn)開始時(shí)，先在三口圓底燒瓶A201和三口圓底燒瓶B202中加入去離子水，打開電熱套203和水浴箱204，對(duì)三口圓底燒瓶A201和三口圓底燒瓶B202進(jìn)行加熱，根據(jù)氣氛中的水氣壓強(qiáng)設(shè)定好對(duì)應(yīng)的加熱溫度?？梢酝ㄟ^(guò)溫度計(jì)208讀取圓底燒瓶?jī)?nèi)水的實(shí)際溫度。取下石英管301上端的半封閉玻璃管E，把試驗(yàn)樣品308懸掛到鉬絲上，然后把半封閉玻璃管E重新連接上石英管301。旋轉(zhuǎn)玻璃轉(zhuǎn)子304使樣品位于立式電阻爐302加熱區(qū)域上方。在石英管301下端連接的玻璃管F305內(nèi)倒入液體石蠟307進(jìn)行密封。打開氣瓶開關(guān)，調(diào)節(jié)減壓閥102和氣體流量計(jì)103使氣體流量穩(wěn)定在設(shè)定值。氣體通入后，沿著玻璃管 A205、玻璃管B206通入三口圓底燒瓶A201和三口圓底燒瓶B202，帶動(dòng)圓底燒瓶中的飽和水蒸汽通入石英管301內(nèi)。打開立式電阻爐302，設(shè)定好立式電阻爐302的加熱溫度。等圓底燒瓶中水的溫度和電阻爐的溫度穩(wěn)定后，旋轉(zhuǎn)玻璃轉(zhuǎn)子304使試驗(yàn)樣品308位于立式電阻爐302中的恒溫區(qū)，開始進(jìn)行水氣氣氛的高溫氧化試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)前后試驗(yàn)樣品308的重量和氧化膜的對(duì)比分析，得出樣品在水氣氣氛中的高溫氧化行為規(guī)律。通過(guò)改變氣氛中的氧壓、水氣壓強(qiáng)和氧化溫度來(lái)研究這些因素對(duì)材料的高溫氧化行為的影響。在試驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察三口圓底燒瓶A201和三口圓底燒瓶B202中的水的液面，石英管301下端連接的玻璃管305F中是否有冷凝的水，以及玻璃管F305的氣路出口處液體石蠟307中產(chǎn)生的氣泡是否穩(wěn)定，從而確保整個(gè)試驗(yàn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于包括氣體輸入子系統(tǒng)、水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)和高溫加熱子系統(tǒng)；所述的氣體輸入子系統(tǒng)包括氣瓶、減壓閥和氣體流量計(jì)，氣瓶與減壓閥相連接，減壓閥通過(guò)橡膠管與氣體流量計(jì)相連通；所述的水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)包括三口圓底燒瓶A、三口圓底燒瓶B、電熱套和水浴箱；所述的三口圓底燒瓶A通過(guò)玻璃管A與氣體流量計(jì)相連通，并通過(guò)玻璃管B與三口個(gè)圓底燒瓶 B相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì) ’三口圓底燒瓶B通過(guò)玻璃管C與高溫加熱子系統(tǒng)中石英管上端的連接的玻璃管D相連通，剩余的一個(gè)口插有溫度計(jì)；三口圓底燒瓶A、三口圓底燒瓶B分別放置于電熱套、水浴箱中；所述的高溫加熱子系統(tǒng)包括石英管和立式電阻爐，石英管放置于立式電阻爐中，石英管頂端通過(guò)磨口接口與玻璃管D的一端相連接，該玻璃管D為三通玻璃管，玻璃管D的一端通過(guò)磨口接口與玻璃管C連接，該玻璃管D剩余一端與玻璃管E相連通；該玻璃管E中具有一個(gè)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)的玻璃轉(zhuǎn)子，在其上連接有合金鏈，底端懸掛鉬絲，鉬絲懸掛試驗(yàn)樣品，該合金鏈穿過(guò)玻璃管D與玻璃管E、石英管相連接的端口，懸掛于石英管中；石英管下端通過(guò)磨口接口連接玻璃管F，該玻璃管F連接一個(gè)開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的玻璃管F中還設(shè)置有一個(gè)用于液體石蠟密封的氣體出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的玻璃管A、玻璃管B和玻璃管C均用電加熱帶纏繞加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的立式電熱套采用電阻加熱方式對(duì)三口圓底燒瓶A進(jìn)行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的三口圓底燒瓶A、三口圓底燒瓶B和玻璃管D均是通過(guò)磨口接口與玻璃管A、玻璃管B和玻璃管C相連接，并在接口處涂抹凡士林進(jìn)行密封處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的電阻爐由控制箱進(jìn)行加熱控制，加熱范圍為25 1200°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，其特征在于所述的合金鏈為FeCr合金鏈。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種氣氛可控的高溫氧化測(cè)試儀器，包括氣體輸入子系統(tǒng)、水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)和高溫加熱子系統(tǒng)。氣體輸入子系統(tǒng)用于對(duì)氧化氣氛中氧氣壓強(qiáng)的控制；水氣產(chǎn)生子系統(tǒng)用于對(duì)氧化氣氛中水氣壓強(qiáng)的控制；高溫加熱子系統(tǒng)用于控制氧化的溫度。本實(shí)用新型中提出的高溫氧化測(cè)試儀器采用不同氧壓的氣瓶作為氣體輸入來(lái)精確控制氧化氣氛中的氧壓，利用不同溫度下水的飽和蒸汽壓來(lái)精確控制氧化氣氛中的水氣壓強(qiáng)，并采用液封裝置來(lái)屏蔽外界氣氛對(duì)石英管內(nèi)氧化氣氛的影響，且本實(shí)用新型提出的高溫氧化測(cè)試儀器操作方便，測(cè)試數(shù)據(jù)可重復(fù)使用。
文檔編號(hào)G01N25/00GK202066810SQ20112015237
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者周朝輝, 宮聲凱, 徐惠彬, 郭洪波 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)