CN110286036A - 一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其包括支撑平台、拉伸设备和微区电化学设备；拉伸设备包括用于夹持拉伸试样的拉伸夹具；拉伸夹具包括固定端夹具和活动端夹具；支撑平台上还设有装载有腐蚀液的溶液槽；固定端夹具的一端与支撑平台连接，另一端延伸至溶液槽内；活动端夹具的一端与拉伸设备的运动端连接，另一端延伸至溶液槽内；拉伸试样浸没于腐蚀液中，且两端分别连接于固定端夹具位于溶液槽内的一端部上和活动端夹具位于溶液槽内的一端部上；微区电化学设备通过导线与拉伸试样电连接。本发明具有通过微区电化学测试和拉伸测试同步测试，从而满足对影响材料应力腐蚀机理的因素进行更深入研究的要求，且结构简单便于推广的优点。

Description

一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置
技术领域
本发明涉及原位拉伸测试技术和微区电化学测试技术领域，具体而言，涉及一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置。
背景技术
目前，对于材料耐腐蚀性能研究的主要利用传统电化学方法，以整个电极为研究对象，限制了对许多复杂腐蚀体系的深入研究，随着扫描探头技术和微区技术的广泛应用与结合，产生的扫描微区电化学技术，为金属腐蚀的研究提供了一个新的平台。典型的或者常见的现有技术有：
如CN109187326A公开了一种金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法，其原理是对被拉伸金属试样施加拉应力，在拉应力和电解质溶液的共同作用下，对第一工作电极施加极化电位E1，金属发生应力腐蚀，在应力腐蚀过程中，对第二工作电极施加阴极极化电位E2，在第二工作电极上发生H+被还原的反应，得到的电流数据分别是第一工作电极的腐蚀电流和第二工作电极产生的还原电流，还原电流的动态变化即为微区H+浓度的动态变化。另一种经典的如CN101498648A公开了一种拉伸试验用多功能原位电化学测量装置，属于电化学领域。其特征是按照设计要求将参比电极、辅助电极、工作电极按照测量要求固定在多功能原位电化学测量装置的顶盖内，将各电极导线与电化学工作站相连接；调节进气口的进气量大小和出气口的出气量大小，安装加热电阻，加热电阻和热电偶与温控装置相连接；调节入水口与出水口的流量，入水口和出水口与外接水泵相连接。设置步进电极旋转时间，升高温度和压力达到试验所要求的参数后开始进行测量。调整拉伸试样的受力载荷后进行拉伸试验。再来看如US07444884B2的现有技术公开了拉伸试验夹具和拉伸试验方法；拉伸试验夹具适用于对试样进行拉伸试验。拉伸试验夹具包括基座，拉杆和迫动构件。拉杆包括限位构件，试样固定构件和轴构件。其中，所述轴构件连接在所述限位构件和所述试样固定构件之间，并且所述试样被固定在所述基座和所述试样固定构件之间。否则，迫使构件具有包括开口的空腔。轴构件穿过开口，并且位置限制构件位于空腔中。限制构件的尺寸大于开口的尺寸，使得限制构件被限制在空腔内。采用强制构件拉动限制构件进行试样的拉伸试验。
综上所述，经过申请人海量的检索，本领域至少存在以下问题:微区电化学测试和拉伸测试一直都是单独进行，不能满足对影响材料应力腐蚀机理的因素进行更深入研究的要求。因此，需要开发或改进一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，从而使其在金属材料的应力腐蚀机理研究中发挥着重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置以解决所述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，包括支撑平台、拉伸设备和微区电化学设备；所述拉伸设备包括用于夹持拉伸试样的拉伸夹具；所述拉伸夹具包括固定端夹具和活动端夹具；所述支撑平台上还设有装载有腐蚀液的溶液槽；所述固定端夹具的一端与所述支撑平台连接，另一端延伸至所述溶液槽内；所述活动端夹具的一端与所述拉伸设备的运动端连接，另一端延伸至所述溶液槽内；拉伸试样浸没于腐蚀液中，且两端分别连接于所述固定端夹具位于溶液槽内的一端部上和活动端夹具位于溶液槽内的一端部上；所述微区电化学设备通过导线与拉伸试样电连接。
优选的是，所述支撑平台包括底板；所述底板的两端部分别朝上延伸有支撑块；两个所述支撑块之间形成有测试区；所述溶液槽位于所述测试区内。
优选的是，两个所述支撑块分别为第一固定板块和第二固定板块；所述固定端夹具位于所述测试区内，且所述固定端夹具连接于所述第一固定板块；所述活动端夹具穿过所述第二固定端板块活动且延伸至测试区内。
优选的是，所述固定端夹具和活动端夹具位于同一直线上；拉伸试样夹持于所述固定端夹具和所述活动端夹具之间。
优选的是，所述溶液槽包括顶部设有开口的槽体和盖合于所述开口上的盖体；所述盖体上设有供导线穿过的第一通孔。
优选的是，所述槽体的外轮廓为圆柱状；所述槽体的周侧上设有供所述固定端夹具穿过且密封连接的第二通孔和供所述活动端夹具穿过且密封连接的第三通孔；所述第二通孔和所述第三通孔为同轴设置。
优选的是，还包括用于自动注射腐蚀液的溶液自动注射器；所述溶液自动注射器包括注射器和注射器微机控制单元；所述注射器的注射头朝向所述开口。
优选的是，所述微区电化学设备包括与导线电连接的微机控制单元。
优选的是，所述固定端夹具位于溶液槽内的表面上和活动端夹具位于溶液槽内的表面上分别覆盖有耐腐蚀材料。
优选的是，所述固定端夹具和所述活动端夹具分别与所述溶液槽连接处设有用于密封的聚四氟乙烯防水带。
本发明所取得的有益效果是：
1.本发明通过微区电化学测试和拉伸测试同步测试，从而满足对影响材料应力腐蚀机理的因素进行更深入研究的要求。
2.本发明结构简单且测试结果精准，为金属腐蚀的研究提供了一个新的平台。
3.本发明通过设置有溶液槽，将拉伸试样浸没于腐蚀熔液中，腐蚀效果好且排除了其他腐蚀因素的干扰。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明实施例1中一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1～2中一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置的结构示意图；
图3是背景技术中的一种金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法结构示意图；
图4是背景技术中的一种拉伸试验用多功能原位电化学测量装置结构示意图。
附图标记说明：1-支撑平台；11-底板；12-第一固定板块；13-第二固定板块；2-拉伸夹具；21-固定端夹具；22-活动端夹具；3-溶液槽；31-槽体；32-盖体；4-拉伸试样；5-导线；6-电解池；7-电解池上盖；8-参比电极；9-辅助电极；10-工作电极；14-第一夹具；15-第二夹具；16-温度计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：
如图1所示，一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其包括支撑平台1、拉伸设备和微区电化学设备；所述拉伸设备包括用于夹持拉伸试样4的拉伸夹具2；所述拉伸夹具2包括固定端夹具21和活动端夹具22；所述支撑平台1上还设有装载有腐蚀液的溶液槽3；所述固定端夹具21的一端与所述支撑平台1连接，另一端延伸至所述溶液槽3内；所述活动端夹具22的一端与所述拉伸设备的运动端连接，另一端延伸至所述溶液槽3内；拉伸试样4浸没于腐蚀液中，且两端分别连接于所述固定端夹具21位于溶液槽3内的一端部上和活动端夹具22位于溶液槽3内的一端部上；所述微区电化学设备通过导线5与拉伸试样4电连接；其中，所述微区电化学设备包括与导线5电连接的微机控制单元。
其中，为了更好的固定好拉伸夹具2，保证拉伸试样4拉伸的顺利进行，本实施例1中的所述支撑平台1包括底板11；所述底板11的两端部分别朝上延伸有支撑块；两个所述支撑块之间形成有测试区；所述溶液槽3位于所述测试区内。
而且，两个所述支撑块分别为第一固定板块12和第二固定板块13；所述固定端夹具21位于所述测试区内，且所述固定端夹具21连接于所述第一固定板块12；所述活动端夹具22穿过所述第二固定端板块13活动且延伸至测试区内。
此外，为了保证拉伸试样4的中轴线上的拉伸，本实施例1中的所述固定端夹具21和活动端夹具22位于同一直线上；拉伸试样4夹持于所述固定端夹具21和所述活动端夹具22之间。
本实施例1中，为了保证拉伸试样4浸没于腐蚀熔液中，且隔离其他腐蚀因素的影响，所述溶液槽3包括顶部设有开口的槽体31和盖合于所述开口上的盖体32；所述盖体32上设有供导线5穿过的第一通孔；所述槽体31的外轮廓为圆柱状；所述槽体31的周侧上设有供所述固定端夹具21穿过且密封连接的第二通孔和供所述活动端夹具22穿过且密封连接的第三通孔；所述第二通孔和所述第三通孔为同轴设置。
为了提高自动化程度，减少人工接触腐蚀性液体，本实施例1中还包括用于自动注射腐蚀液的溶液自动注射器；所述溶液自动注射器包括注射器和注射器微机控制单元；所述注射器的注射头朝向所述开口。
此外，为了提高拉伸夹具的使用寿命，本实施例1中的所述固定端夹具21位于溶液槽3内的表面上和活动端夹具22位于溶液槽3内的表面上分别覆盖有耐腐蚀材料。
本实施例1为了防止腐蚀熔液泄露，对人体和环境造成伤害，所述固定端夹具21和所述活动端夹具22分别与所述溶液槽3连接处设有用于密封的聚四氟乙烯防水带。
首先，将盖体32打开，并将拉伸试样4夹持于拉伸夹具2上；进一步，将微区电化学设备上的导线5穿过所述盖体32的第一通过连接于拉伸试样4上；进一步，通过溶液自动注射器将腐蚀液注入溶液槽3内，直至溶液槽3浸没拉伸试样4；进一步，将盖体32盖合于开口上；进一步，根据测试需要，启动拉伸设备，对拉伸试样4进行拉伸，同时微区电化学设备启动，拉伸试样4上的变形量通过导线5输送至微区电化学设备上，微区电化学设备对变形量进行分析得出拉伸试样4在腐蚀液中的力学性能；进一步，通过采集拉伸试样4浸没于腐蚀液的不同时间节点，从而整合出力学参数。
实施例二：
如图1所示，一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其包括支撑平台1、拉伸设备和微区电化学设备；所述拉伸设备包括用于夹持拉伸试样4的拉伸夹具2；所述拉伸夹具2包括固定端夹具21和活动端夹具22；所述支撑平台1上还设有装载有腐蚀液的溶液槽3；所述固定端夹具21的一端与所述支撑平台1连接，另一端延伸至所述溶液槽3内；所述活动端夹具22的一端与所述拉伸设备的运动端连接，另一端延伸至所述溶液槽3内；拉伸试样4浸没于腐蚀液中，且两端分别连接于所述固定端夹具21位于溶液槽3内的一端部上和活动端夹具22位于溶液槽3内的一端部上；所述微区电化学设备通过导线5与拉伸试样4电连接；其中，所述微区电化学设备包括与导线5电连接的微机控制单元。
其中，为了更好的固定好拉伸夹具2，保证拉伸试样4拉伸的顺利进行，本实施例2中的所述支撑平台1包括底板11；所述底板11的两端部分别朝上延伸有支撑块；两个所述支撑块之间形成有测试区；所述溶液槽3位于所述测试区内。
而且，两个所述支撑块分别为第一固定板块12和第二固定板块13；所述固定端夹具21位于所述测试区内，且所述固定端夹具21连接于所述第一固定板块12；所述活动端夹具22穿过所述第二固定端板块13活动且延伸至测试区内。
此外，为了保证拉伸试样4的中轴线上的拉伸，本实施例2中的所述固定端夹具21和活动端夹具22位于同一直线上；拉伸试样4夹持于所述固定端夹具21和所述活动端夹具22之间。
本实施例2中，为了保证拉伸试样4浸没于腐蚀熔液中，且隔离其他腐蚀因素的影响，所述溶液槽3包括顶部设有开口的槽体31和盖合于所述开口上的盖体32；所述盖体32上设有供导线5穿过的第一通孔；所述槽体31的外轮廓为圆柱状；所述槽体31的周侧上设有供所述固定端夹具21穿过且密封连接的第二通孔和供所述活动端夹具22穿过且密封连接的第三通孔；所述第二通孔和所述第三通孔为同轴设置。
为了提高自动化程度，减少人工接触腐蚀性液体，本实施例2中还包括用于自动注射腐蚀液的溶液自动注射器；所述溶液自动注射器包括注射器和注射器微机控制单元；所述注射器的注射头朝向所述开口。
此外，为了提高拉伸夹具的使用寿命，本实施例2中的所述固定端夹具21位于溶液槽3内的表面上和活动端夹具22位于溶液槽3内的表面上分别覆盖有耐腐蚀材料。
本实施例2为了防止腐蚀熔液泄露，对人体和环境造成伤害，所述固定端夹具21和所述活动端夹具22分别与所述溶液槽3连接处设有用于密封的聚四氟乙烯防水带。
首先，将盖体32打开，并将拉伸试样4夹持于拉伸夹具2上；进一步，将微区电化学设备上的导线5穿过所述盖体32的第一通过连接于拉伸试样4上；进一步，通过溶液自动注射器将腐蚀液注入溶液槽3内，直至溶液槽3浸没拉伸试样4；进一步，将盖体32盖合于开口上；进一步，根据测试需要，启动拉伸设备，对拉伸试样4进行拉伸，同时微区电化学设备启动，拉伸试样4上的变形量通过导线5输送至微区电化学设备上，微区电化学设备对变形量进行分析得出拉伸试样4在腐蚀液中的力学性能；进一步，通过采集拉伸试样4浸没于腐蚀液的不同时间节点，从而整合出力学参数。
如图2所示，本实施例2中，溶液槽还可以用模拟装置代替，从而实现电化学腐蚀的测试；模拟装置由电解池6、电解池上盖7、参比电极8、辅助电极9、工作电极10、拉伸设备的第一夹具14和第二夹具15、温度计16及电解液组成，其中，拉伸设备的夹第一具14和第二夹具15与拉伸设备相连，工作电极穿过沿着电解池6的拉伸试样4的下孔，密封固定，电解池6中有电解液，保持电解池上盖7上拉伸试样4的上孔与电解池6的拉伸试样4的下孔在同一纵向平面上，在电解池上盖6的插入参比电极8的小孔、插入辅助电极9的小孔以及插入温度计16的小孔中分别插有参比电极8、辅助电极9和温度计16，加载实验时，在工作电极10上夹上拉伸设备的第一夹具14和第二夹具15，同时将参比电极8、辅助电极9和工作电极10与电化学工作站的三个电极相连，工作时保证参比电极8、辅助电极8和温度计16的工作部分均在电解液的液面以下，进行原位的电化学测试。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，包括支撑平台、拉伸设备和微区电化学设备；所述拉伸设备包括用于夹持拉伸试样的拉伸夹具；所述拉伸夹具包括固定端夹具和活动端夹具；所述支撑平台上还设有装载有腐蚀液的溶液槽；所述固定端夹具的一端与所述支撑平台连接，另一端延伸至所述溶液槽内；所述活动端夹具的一端与所述拉伸设备的运动端连接，另一端延伸至所述溶液槽内；拉伸试样浸没于腐蚀液中，且两端分别连接于所述固定端夹具位于溶液槽内的一端部上和活动端夹具位于溶液槽内的一端部上；所述微区电化学设备通过导线与拉伸试样电连接。
2.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述支撑平台包括底板；所述底板的两端部分别朝上延伸有支撑块；两个所述支撑块之间形成有测试区；所述溶液槽位于所述测试区内。
3.根据权利要求2所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，两个所述支撑块分别为第一固定板块和第二固定板块；所述固定端夹具位于所述测试区内，且所述固定端夹具连接于所述第一固定板块；所述活动端夹具穿过所述第二固定端板块活动且延伸至测试区内。
4.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述固定端夹具和活动端夹具位于同一直线上；拉伸试样夹持于所述固定端夹具和所述活动端夹具之间。
5.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述溶液槽包括顶部设有开口的槽体和盖合于所述开口上的盖体；所述盖体上设有供导线穿过的第一通孔。
6.根据权利要求5所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述槽体的外轮廓为圆柱状；所述槽体的周侧上设有供所述固定端夹具穿过且密封连接的第二通孔和供所述活动端夹具穿过且密封连接的第三通孔；所述第二通孔和所述第三通孔为同轴设置。
7.根据权利要求5所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，还包括用于自动注射腐蚀液的溶液自动注射器；所述溶液自动注射器包括注射器和注射器微机控制单元；所述注射器的注射头朝向所述开口。
8.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述微区电化学设备包括与导线电连接的微机控制单元。
9.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述固定端夹具位于溶液槽内的表面上和活动端夹具位于溶液槽内的表面上分别覆盖有耐腐蚀材料。
10.根据权利要求1所述的一种原位拉伸及微区电化学同步测试装置，其特征在于，所述固定端夹具和所述活动端夹具分别与所述溶液槽连接处设有用于密封的聚四氟乙烯防水带。
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