專利名稱：動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蠕變實驗裝置及實驗方法，特變涉及一種動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置及實驗方法。
背景技術(shù)：
快中子反應(yīng)堆由于其具有可充分利用核燃料、可實現(xiàn)核燃料的增殖、低壓堆芯的高熱效率和嬗變核廢料等優(yōu)點，是未來核反應(yīng)堆主要發(fā)展堆型之一。液態(tài)金屬(如鈉、鉛、鉀鈉合金、鉛鉍合金等)由于其載熱效率高，中子慢化作用小，被選作快中子反應(yīng)堆的冷卻劑。由于液態(tài)金屬會對結(jié)構(gòu) 材料產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料在液態(tài)金屬環(huán)境下的力學(xué)性能與在常規(guī)條件下的力學(xué)性能有很大差別。因此，研究結(jié)構(gòu)材料在液態(tài)金屬環(huán)境下的力學(xué)性能，一直是快中子反應(yīng)堆發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。在快中子反應(yīng)堆中，結(jié)構(gòu)材料要長期在高溫環(huán)境下受液態(tài)金屬的腐蝕作用和應(yīng)力作用，因此需要開展結(jié)構(gòu)材料在液態(tài)金屬環(huán)境下的蠕變性能研究，為快中子反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的選材提供重要的實驗參考依據(jù)。目前，液態(tài)金屬環(huán)境下的蠕變實驗主要在德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)開展。通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)相關(guān)實驗裝置存在以下不足:(I)試樣變形量測量是通過測量試驗機(jī)上拉桿位移，間接測量試樣整體變形量，沒有直接測量試樣標(biāo)距段變形量；(2)試樣拆裝都在試驗釜內(nèi)部進(jìn)行，操作不方便，而且不能及時更換試樣；(3)只能在靜態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境進(jìn)行實驗，不能在不同流速液態(tài)金屬環(huán)境下進(jìn)行實驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置及實驗方法，能精確測量試樣標(biāo)距段的變形量，實現(xiàn)在不同流速和不同氧含量的液態(tài)金屬環(huán)境下進(jìn)行材料蠕變性能的測試；同時拆裝試樣方便，便于及時更換試樣。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置，其特征在于包括:試驗釜1、熔化釜2、蠕變實驗主機(jī)3、波紋管4、反向器5、引伸導(dǎo)桿6、泵7、流量計8、氧傳感器及氧含量控制模塊9、液位計10、試驗釜上端蓋11、試驗機(jī)拉桿12、液態(tài)金屬排出管路13、熔化釜上端蓋14、加熱爐15、真空及氣體管路16、位移傳感器17，設(shè)備之間相連管路與閥門；所述試驗釜I是實驗裝置的主體部分，為蠕變實驗的載荷加載、變形測量提供特殊實驗環(huán)境。試驗爸I通過支架固定在螺變實驗主機(jī)3上,試驗爸I設(shè)計為整體結(jié)構(gòu),試驗釜上端蓋11可拆卸，與起吊裝置連接，試驗釜上端蓋11與試驗釜I采用法蘭密封；試驗釜I外圓是加熱爐15，通過加熱爐15的溫度控制系統(tǒng)對試驗釜I加熱，使試驗釜I達(dá)到工作溫度；試驗釜I連接管路也適用法蘭盤連接配合；試驗釜上端蓋11接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；試驗釜上端蓋11接入液位計10，通過液位計10對液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量；引伸導(dǎo)桿6通過試驗釜上端蓋11密封法蘭插入試驗釜I腔內(nèi)，引伸導(dǎo)桿6與試驗釜上端蓋11用波紋管4進(jìn)行密封；引伸導(dǎo)桿6下端分別夾在試樣上下凸臺處，通過位移傳感器17對引伸導(dǎo)桿6引出的位移變形進(jìn)行精確測量；反向器5與試驗釜上端蓋14采用螺紋連接，反向器5橫梁上有螺紋孔，與試驗機(jī)拉桿12上的螺紋孔構(gòu)成試樣連接的兩端，不需在試驗釜I外面安裝試樣下端接頭，反向器5橫梁上的螺紋孔作為試樣下端接頭；實驗時，反向器5將試樣下端接頭受到的力傳遞給試驗釜上端蓋14，起到了固定試樣下端的作用；試驗釜上端蓋11上有起吊裝置，通過試驗機(jī)拉桿12上升將試驗釜上端蓋11、反向器5及引伸導(dǎo)桿6 —并吊出試驗釜1，以便試樣的裝卸操作；試驗機(jī)拉桿12與試驗釜I通過波紋管4進(jìn)行密封；所述熔化釜2的作用是加熱熔化金屬錠子，儲存液態(tài)金屬。熔化釜2固定在支架上，熔化釜2設(shè)計為整體結(jié)構(gòu)，熔化釜上端蓋14可拆卸，與起吊裝置連接，熔化釜上端蓋14與熔化釜2采用法蘭密封；熔化釜2外圓是加熱爐15，通過加熱爐15的溫度控制系統(tǒng)對熔化釜2加熱，使熔化釜2達(dá)到工作溫度；熔化釜2連接管路，也適用法蘭盤連接配合；熔化釜上端蓋14接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；熔化釜上端蓋14接有液位計10，用于檢測液態(tài)金屬液面位置，熔化釜上端蓋14接有氧傳感器及氧含量控制模塊9，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控；熔化釜上端蓋14與熔化釜2采用法蘭密封熔化釜上端蓋14，熔化釜2下端接有液態(tài)金屬排出管路13 ；試驗釜I和熔化釜2之間用管路連接，適用法蘭盤連接配合，管路上焊接有泵7、流量計8，在液態(tài)金屬管道入口處和出口處焊接有氧傳感器及氧含量控制模塊9，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控；試驗釜I和熔化釜2接有真空及氣體管路16，真空及氣體管路16為整個裝置提供真空環(huán)境、惰性氣體保護(hù)氣氛以及氧控所需的氣體，并提供打壓氣體將液態(tài)金屬打壓回熔化釜2。動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下: (1)通過起吊裝置將試驗釜上端蓋11連同反向器5和引伸導(dǎo)桿6 —并吊出試驗釜I，將蠕變試樣上下端分別旋入試驗機(jī)拉桿12上的螺紋孔和反向器5上的螺紋孔；將引伸導(dǎo)桿6分別卡在試樣上下凸臺處，將位移傳感器17安裝在引伸導(dǎo)桿6上端，將金屬錠子放入熔化釜2 ；(2)加熱前，用真空及氣體管路16對整個裝置進(jìn)行抽真空，再向裝置注入保護(hù)氣體；用加熱爐15對熔化釜2進(jìn)行加熱，使熔化釜2內(nèi)的金屬錠子在保護(hù)氣氛下熔化；氧傳感器及氧含量控制模塊9對裝置內(nèi)的液態(tài)金屬氧含量進(jìn)行測量，并通過真空及氣體管路16向裝置內(nèi)注入氧控所需的氣體，實現(xiàn)對液態(tài)金屬氧含量的調(diào)控；(3)金屬錠子在熔化釜2中熔化成為液態(tài)金屬后，通過泵7驅(qū)動流入試驗釜I ;液態(tài)金屬流速可通過泵7調(diào)節(jié)，并通過流量計8進(jìn)行流速測量；通過液位計10對試驗釜I和熔化釜2內(nèi)液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量。實驗結(jié)束后，試驗釜I中的液態(tài)金屬回流至熔化釜2中，以實現(xiàn)液態(tài)金屬的回收利用；熔化釜2下端設(shè)有液態(tài)金屬排出管路13，方便定期更換液態(tài)金屬，防止液態(tài)金屬內(nèi)氧化物雜質(zhì)沉積過多堵塞管路；(4)實驗時，通過加熱爐15對試驗釜I和熔化釜2內(nèi)的液態(tài)金屬加熱，并用熱電偶實時測溫；待液態(tài)金屬溫度達(dá)到目標(biāo)溫度后，蠕變試驗機(jī)3對試樣施加載荷；試樣在載荷作用下，試樣整體發(fā)生形變；引伸導(dǎo)桿6卡在試樣標(biāo)距段上下凸臺處，試樣標(biāo)距段受力發(fā)生變形時，上下凸臺移動，同時帶動引伸導(dǎo)桿6移動，引伸導(dǎo)桿6移動后將標(biāo)距段形變量傳遞給試驗釜I外面的位移傳感器17，實現(xiàn)精確測量試樣標(biāo)距段變形量的目的；(5)實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵7。通過試驗釜上端蓋11接入的真空及氣體管路16向試驗釜I內(nèi)通入打壓氣體，使液態(tài)金屬回流到熔化釜內(nèi)2。然后，用起吊裝置將試驗釜上端蓋
11、反向器5、引伸導(dǎo)桿6和試樣一起吊出試驗釜I。拆卸更換試樣，開始新的實驗。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:(I)在液態(tài)金屬環(huán)境下測量試樣標(biāo)距段變形量以在實現(xiàn)步驟中說明，解決現(xiàn)有裝置只能通過測量實驗機(jī)上拉桿位移來間接測量試樣變形量的問題；(2)加裝反向器，使試樣的拆裝在試驗釜外部進(jìn)行，解決現(xiàn)有裝置拆裝試樣不方便、更換試樣不及時的問題；(3)實現(xiàn)可控氧含量和可控流速的液態(tài)金屬實驗環(huán)境，解決現(xiàn)有裝置只能實現(xiàn)靜態(tài)液態(tài)金屬實驗環(huán)境的問題；(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全性好，滿足動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下蠕變實驗需求。


·
圖1為本發(fā)明實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括:試驗釜1、熔化釜2、蠕變實驗主機(jī)3、波紋管4、反向器5、引伸導(dǎo)桿6、泵7、流量計8、氧傳感器及氧含量控制模塊9、液位計10、試驗釜上端蓋11、試驗機(jī)拉桿12、液態(tài)金屬排出管路13、熔化釜上端蓋14、加熱爐15、真空及氣體管路16、位移傳感器17，設(shè)備之間相連管路與閥門；試驗釜I是實驗裝置的主體部分，為蠕變實驗的載荷加載、變形測量提供特殊實驗環(huán)境。試驗爸I通過支架固定在螺變實驗主機(jī)3上,試驗爸I設(shè)計為整體結(jié)構(gòu),試驗爸上端蓋11可拆卸，與蠕變實驗主機(jī)3上的起吊裝置連接，試驗釜上端蓋11與試驗釜I采用法蘭密封；試驗釜I外圓是加熱爐15，加熱裝置設(shè)計為不銹鋼雙外層外殼，以期降低試驗釜表面溫度；通過加熱爐15的溫度控制系統(tǒng)對試驗釜I加熱，使試驗釜I達(dá)到工作溫度；試驗釜I連接管路也適用法蘭盤連接配合；試驗釜上端蓋11接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；試驗釜上端蓋11接入液位計10，通過液位計10對液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量；引伸導(dǎo)桿6通過試驗釜上端蓋11密封法蘭插入試驗釜I腔內(nèi)，引伸導(dǎo)桿6與試驗釜上端蓋11用波紋管4進(jìn)行密封；引伸導(dǎo)桿6下端分別夾在試樣上下凸臺處，通過位移傳感器17對引伸導(dǎo)桿6引出的位移變形進(jìn)行精確測量；反向器5與試驗釜上端蓋14采用螺紋連接，反向器5橫梁上有螺紋孔，與試驗機(jī)拉桿12上的螺紋孔構(gòu)成試樣連接的兩端，不需在試驗釜I外面安裝試樣下端接頭，反向器5橫梁上的螺紋孔作為試樣下端接頭；實驗時，反向器5將試樣下端接頭受到的力傳遞給試驗釜上端蓋14，起到了固定試樣下端的作用；試驗釜上端蓋11上有起吊裝置，通過試驗機(jī)拉桿12上升將試驗釜上端蓋11、反向器5及引伸導(dǎo)桿6 —并吊出試驗釜1，以便試樣的裝卸操作；試驗機(jī)拉桿12與試驗釜I通過波紋管4進(jìn)行密封；熔化釜2的作用是加熱熔化金屬錠子，儲存液態(tài)金屬。熔化釜2固定在支架上，熔化釜2設(shè)計為整體結(jié)構(gòu)，熔化釜上端蓋14可拆卸，與起吊裝置連接，熔化釜上端蓋14與熔化釜2采用法蘭密封；熔化釜2外圓是加熱爐15，加熱裝置設(shè)計為不銹鋼雙外層外殼，以期降低試驗釜表面溫度；通過加熱爐15的溫度控制系統(tǒng)對熔化釜2加熱，使熔化釜2達(dá)到工作溫度；熔化釜2連接管路，也適用法蘭盤連接配合；熔化釜上端蓋14接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；熔化釜上端蓋14接有液位計10，用于檢測液態(tài)金屬液面位置，熔化釜上端蓋14接有氧傳感器及氧含量控制模塊9，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控，并通過真空及氣體管路16向液態(tài)金屬通入氧氣或這氫氣，達(dá)到調(diào)節(jié)液態(tài)金屬含氧量的目的；熔化釜上端蓋14與熔化釜2采用法蘭密封熔化釜上端蓋14，熔化釜2下端接有液態(tài)金屬排出管路13 ；試驗釜I和熔化釜2之間用管路連接，適用法蘭盤連接配合，管路上焊接有泵7、流量計8，在液態(tài)金屬管道入口處和出口處焊接有氧傳感器及氧含量控制模塊9，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控；試驗釜I和熔化釜2接有真空及氣體管路16，真空及氣體管路16為整個裝置提供真空環(huán)境、惰性氣體保護(hù)氣氛以及氧控所需的氣體，并提供打壓氣體將液態(tài)金屬打壓回熔化釜2。本發(fā)明方法的具體實驗步驟如下:(I)通過起吊裝置將試驗釜上端蓋11連同反向器5和引伸導(dǎo)桿6 —并吊出試驗釜I，將蠕變試樣上下端分別旋入試驗機(jī)拉桿12上的螺紋孔和反向器5橫梁上的螺紋孔；將引伸導(dǎo)桿6分別卡在試樣上下凸臺處，將位移傳感器17安裝在引伸導(dǎo)桿6上端，將金屬錠子放入熔化釜2 ；(2)加熱前，用真空及氣體管路16對整個裝置進(jìn)行抽真空，再向裝置注入保護(hù)氣體；用加熱爐15對熔化釜2進(jìn)行加熱，使熔化釜2內(nèi)的金屬錠子在保護(hù)氣氛下熔化；氧傳感器及氧含量控制模塊9對裝置內(nèi)的液態(tài)金屬氧含量進(jìn)行測量，并通過真空及氣體管路16向裝置內(nèi)注入氧控所需的氣體，實現(xiàn)對液態(tài)金屬氧含量的調(diào)控；(3)金屬錠 子在熔化釜2中熔化成為液態(tài)金屬后，通過泵7驅(qū)動流入試驗釜I ;液態(tài)金屬流速可通過泵7調(diào)節(jié)，并通過流量計8進(jìn)行流速測量；通過液位計10對試驗釜I和熔化釜2內(nèi)液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量。實驗結(jié)束后，試驗釜I中的液態(tài)金屬回流至熔化釜2中，以實現(xiàn)液態(tài)金屬的回收利用；熔化釜2下端設(shè)有液態(tài)金屬排出管路13，方便定期更換液態(tài)金屬，防止液態(tài)金屬內(nèi)氧化物雜質(zhì)沉積過多堵塞管路；(4)實驗時，通過加熱爐15對試驗釜I和熔化釜2內(nèi)的液態(tài)金屬加熱，并用熱電偶實時測溫；待液態(tài)金屬溫度達(dá)到目標(biāo)溫度后，蠕變試驗機(jī)3對試樣施加載荷；試樣在載荷作用下，試樣整體發(fā)生形變；引伸導(dǎo)桿6卡在試樣標(biāo)距段上下凸臺處，試樣標(biāo)距段受力發(fā)生變形時，上下凸臺移動，同時帶動引伸導(dǎo)桿6移動，引伸導(dǎo)桿6移動后將標(biāo)距段形變量傳遞給試驗釜I外面的位移傳感器17，實現(xiàn)精確測量試樣標(biāo)距段變形量的目的；(5)實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵7。通過試驗釜上端蓋11接入的真空及氣體管路16向試驗釜I內(nèi)通入打壓氣體，使液態(tài)金屬回流到熔化釜內(nèi)2。然后，用起吊裝置將試驗釜上端蓋
11、反向器5、引伸導(dǎo)桿6和試樣一起吊出試驗釜I ;拆卸更換試樣，開始新的實驗。本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一 切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置，其特征在于包括:試驗釜(I)、熔化釜(2)、蠕變實驗主機(jī)(3)、波紋管(4)、反向器(5)、引伸導(dǎo)桿(6)、泵(7)、流量計(8)、氧傳感器及氧含量控制模塊(9)、液位計(10)、試驗釜上端蓋(11)、試驗機(jī)拉桿(12)、液態(tài)金屬排出管路(13)、熔化釜上端蓋(14)、加熱爐(15)、真空及氣體管路(16)、位移傳感器(17)，設(shè)備之間相連管路與閥門； 所述試驗釜(I)是實驗裝置的主體部分，為蠕變實驗的載荷加載、變形測量提供特殊實驗環(huán)境。試驗爸(I)通過支架固定在螺變實驗主機(jī)(3)上,試驗爸(I)設(shè)計為整體結(jié)構(gòu)，試驗釜上端蓋(11)可拆卸，與起吊裝置連接，試驗釜上端蓋(11)與試驗釜(I)采用法蘭密封；試驗爸(I)外圓是加熱爐(15),通過加熱爐(15)的溫度控制系統(tǒng)對試驗爸(I)加熱,使試驗釜(I)達(dá)到工作溫度；試驗釜(I)連接管路也適用法蘭盤連接配合；試驗釜上端蓋(11)接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；試驗釜上端蓋(11)接入液位計(10)，通過液位計(10)對液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量；引伸導(dǎo)桿(6)通過試驗釜上端蓋(11)密封法蘭插入試驗釜(I)腔內(nèi)，引伸導(dǎo)桿(6)與試驗釜上端蓋(11)用波紋管(4)進(jìn)行密封；引伸導(dǎo)桿(6)下端分別夾在試樣上下凸臺處，通過位移傳感器(17)對引伸導(dǎo)桿(6)引出的位移變形進(jìn)行精確測量；反向器(5)與試驗釜上端蓋(14)采用螺紋連接，反向器(5)橫梁上有螺紋孔，與試驗機(jī)拉桿(12)上的螺紋孔構(gòu)成試樣連接的兩端，不需在試驗釜(I)外面安裝試樣下端接頭，反向器(5)橫梁上的螺紋孔作為試樣下端接頭；實驗時，反向器(5)將試樣下端接頭受到的力傳遞給試驗釜上端蓋(14)，起到了固定試樣下端的作用；試驗釜上端蓋(11)上有起吊裝置，通過試驗機(jī)拉桿(12 )上升將試驗釜上端蓋(11 )、反向器(5 )及引伸導(dǎo)桿(6 ) —并吊出試驗釜Cl),以便試樣的裝卸操作；試驗機(jī)拉桿(12)與試驗釜(I)通過波紋管(4)進(jìn)行密封； 所述熔化釜(2)的作用是加熱熔化金屬錠子，儲存液態(tài)金屬。熔化釜(2)固定在支架上，熔化釜(2)設(shè) 計為整體結(jié)構(gòu)，熔化釜上端蓋(14)可拆卸，與起吊裝置連接，熔化釜上端蓋(14)與熔化釜(2)采用法蘭密封；熔化釜(2)外圓是加熱爐(15)，通過加熱爐(15)的溫度控制系統(tǒng)對熔化釜(2 )加熱，使熔化釜(2 )達(dá)到工作溫度；熔化釜(2 )連接管路，也適用法蘭盤連接配合；熔化釜上端蓋(14)接有熱電偶，測量液態(tài)金屬溫度；熔化釜上端蓋(14)接有液位計(10)，用于檢測液態(tài)金屬液面位置，熔化釜上端蓋(14)接有氧傳感器及氧含量控制模塊(9 )，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控；熔化釜上端蓋(14 )與熔化釜(2 )采用法蘭密封熔化釜上端蓋(14 )，熔化釜(2 )下端接有液態(tài)金屬排出管路(13 ); 試驗釜(I)和熔化釜(2 )之間用管路連接，適用法蘭盤連接配合，管路上焊接有泵(7)、流量計(8)，在液態(tài)金屬管道入口處和出口處焊接有氧傳感器及氧含量控制模塊(9)，對液態(tài)金屬中的氧含量進(jìn)行測控；試驗釜(I)和熔化釜(2 )接有真空及氣體管路(16 )，真空及氣體管路(16)為整個裝置提供真空環(huán)境、惰性氣體保護(hù)氣氛以及氧控所需的氣體，并提供打壓氣體將液態(tài)金屬打壓回熔化釜(2)。
2.動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下: (I)通過起吊裝置將試驗釜上端蓋(11)連同反向器(5)和引伸導(dǎo)桿(6)—并吊出試驗釜(I )，將蠕變試樣上下端分別旋入試驗機(jī)拉桿(12)上的螺紋孔和反向器(5)上的螺紋孔；將引伸導(dǎo)桿(6)分別卡在試樣上下凸臺處，將位移傳感器(17)安裝在引伸導(dǎo)桿(6)上端，將金屬錠子放入熔化釜(2);(2)加熱前，用真空及氣體管路(16)對整個裝置進(jìn)行抽真空，再向裝置注入保護(hù)氣體；用加熱爐(15)對熔化釜(2)進(jìn)行加熱，使熔化釜(2)內(nèi)的金屬錠子在保護(hù)氣氛下熔化；氧傳感器及氧含量控制模塊(9)對裝置內(nèi)的液態(tài)金屬氧含量進(jìn)行測量，并通過真空及氣體管路(16)向裝置內(nèi)注入氧控所需的氣體，實現(xiàn)對液態(tài)金屬氧含量的調(diào)控； (3)金屬錠子在熔化釜(2)中熔化成為液態(tài)金屬后，通過泵(7)驅(qū)動流入試驗釜(I);液態(tài)金屬流速可通過泵(7)調(diào)節(jié)，并通過流量計(8)進(jìn)行流速測量；通過液位計(10)對試驗釜(I)和熔化釜(2 )內(nèi)液態(tài)金屬工作液面進(jìn)行測量。實驗結(jié)束后，試驗釜(I)中的液態(tài)金屬回流至熔化釜(2 )中，以實現(xiàn)液態(tài)金屬的回收利用；熔化釜(2 )下端設(shè)有液態(tài)金屬排出管路(13)，方便定期更換液態(tài)金屬，防止液態(tài)金屬內(nèi)氧化物雜質(zhì)沉積過多堵塞管路； (4)實驗時，通過加熱爐(15)對試驗釜(I)和熔化釜(2)內(nèi)的液態(tài)金屬加熱，并用熱電偶實時測溫；待液態(tài)金屬溫度達(dá)到目標(biāo)溫度后，蠕變試驗機(jī)(3)對試樣施加載荷；試樣在載荷作用下，試樣整體發(fā)生形變；引伸導(dǎo)桿(6)卡在試樣標(biāo)距段上下凸臺處，試樣標(biāo)距段受力發(fā)生變形時，上下凸臺移動，同時帶動引伸導(dǎo)桿(6)移動，引伸導(dǎo)桿(6)移動后將標(biāo)距段形變量傳遞給試驗釜(I)外面的位移傳感器(17)，實現(xiàn)精確測量試樣標(biāo)距段變形量的目的； (5)實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵(7)，通過試驗釜上端蓋(11)接入的真空及氣體管路(16)向試驗釜(I)內(nèi)通入打壓氣體，使液態(tài)金屬回流到熔化釜內(nèi)(2)。然后，用起吊裝置將試驗釜上端蓋(11)、反向器(5)、引伸導(dǎo)桿(6)和試樣一起吊出試驗釜(I);拆卸更換試樣，開始新的實 驗。
全文摘要
動態(tài)液態(tài)金屬環(huán)境下實現(xiàn)精確變形測量的蠕變實驗裝置及方法，其中實驗裝置包括試驗釜(1)、熔化釜(2)、蠕變實驗主機(jī)(3)、波紋管(4)、反向器(5)、引伸導(dǎo)桿(6)、泵(7)、流量計(8)、氧傳感器及氧含量控制模塊(9)、液位計(10)、試驗釜上端蓋(11)、試驗機(jī)拉桿(12)、液態(tài)金屬排出管路(13)、熔化釜上端蓋(14)、加熱爐(15)、真空及氣體管路(16)、位移傳感器(17)，設(shè)備之間相連管路與閥門。本發(fā)明中的實驗方法能精確測量試樣標(biāo)距段的變形量，實現(xiàn)在不同流速和不同氧含量的液態(tài)金屬環(huán)境下進(jìn)行材料蠕變性能的測試。同時本發(fā)明拆裝試樣方便，便于及時更換試樣。
文檔編號G01N3/06GK103217333SQ20131012740
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月14日
發(fā)明者仲泊宇, 郭浩民, 黃波, 李春京, 黃群英 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院