CN111189769A - 一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法，涉及实验器材技术领域。该金属材料高温氧化模拟实验装置能提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际工作指导意义较大。其主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元包括反应部，金属材料放在反应部内，反应部提供氧化空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部提供水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。

Description

一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及实验器材领域，具体而言，涉及一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法。

背景技术

长期处于高温水蒸汽环境中工作的金属材料，会受到氧化腐蚀，产生损伤，对整体装置的正常运行造成较大影响。例如，锅炉在运行中，经常会出现受热面管道爆漏事故，安全隐患较大，经济损失较高。又例如，核反应堆运行时，燃料棒表面在反应堆失水事故工况下会生成一层氧化膜，严重地影响包壳管的导热性能，随着氧化膜厚度的增加，燃料棒的温度不断上升，加快燃料棒的腐蚀速度，还可能产生核燃料泄漏甚至包壳坍塌等严重事故。因此我们需要对金属材料在高温水蒸汽环境下的变化进行研究，需要在实验室中对氧化过程进行模拟实验。而目前金属在水蒸汽中的氧化模拟结果对于实际生产工作中的指导价值仍然有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其能够提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际生产工作中的指导意义较大。

本发明的另一目的在于提供一种实验方法，其能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。

本发明的实施例是这样实现的：

一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元主要包括反应部，待氧化物放置在反应部内，反应部为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化反应空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部供气，为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化所需的水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，因此用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。

在本发明的一些实施例中，金属材料高温氧化模拟实验装置配置有多个喷嘴，在实验时，用户每次可以只使用一个喷嘴。每个喷嘴均具有不同的预设形状，进气单元通过其中一个喷嘴与反应部连通。用户可以通过更换不同的喷嘴使进气单元与反应部连通。由于不同的喷嘴具有不同的预设形状，因此不同的喷嘴所喷出的水蒸汽的流场不同。用户通过更换喷嘴的方式改变水蒸汽进入反应部的流场，从而使得用户可以研究不同流场的水蒸汽对待氧化物的氧化所造成的影响，进而使得金属材料高温氧化模拟实验的全面性与可靠性更高，对实际生产工作中的指导意义较大。

在本发明的一些实施例中，出气口的形状选自扁平状、蜂窝状、圆筒状与螺旋状中的一种。上述几种类型的喷嘴在日常生活中比较常见，获取难度较低，且价格较低，在金属材料高温氧化模拟实验中的适用性较高。

在本发明的一些实施例中，进气单元包括相互连通的给水部与蒸汽发生器，给水部为蒸汽发生器提供水，蒸汽发生部将水转换为水蒸汽。蒸汽发生器通过管道与反应部连通，通过管道将水蒸汽输送至反应部。给水部被配置为向蒸汽发生器供给去离子水，从而较好地避免水中溶解的氧气或其他离子对待氧化物的高温氧化模拟实验的进行造成影响，干扰到后期实验结果的准确性。

在本发明的一些实施例中，给水部通过一个柱塞泵或多个并联的柱塞泵与蒸汽发生器相连通。柱塞泵能够对给水部的给水速率进行调节控制。使用多个并联的柱塞泵连通给水部与蒸汽发生器时，多个柱塞泵共同控制给水速率，使得给水速率的控制更加精确。

在本发明的一些实施例中，管道外侧设置有保温件。保温件能够较好地避免水蒸汽在管道内冷凝，使水蒸汽能够通过管道进入反应部。

在本发明的一些实施例中，进气单元还包括进气部，进气部通过管道与反应部连通，进气部可选地向反应部提供保护气体。在待氧化物经过高温水蒸气氧化之后，在冷却阶段，进气部能够提供保护气体，利用保护气体将待氧化物与外界隔离，避免外界空气中的气体在待氧化物冷却过程中与待氧化物发生反应，影响金属材料高温氧化模拟实验的精度，使实验结果出现较大误差。

在本发明的一些实施例中，反应部包括排气件，反应部内的气体可以从排气件排出。排气件设置有稳压阀，稳压阀能够调节反应部内部的压力，因此用户可以通过调节稳压阀进而研究压力对高温水蒸气氧化实验的影响。

在本发明的一些实施例中，金属材料高温氧化模拟实验装置还包括控制单元，控制单元起到调节控制作用。反应部、保温件、蒸汽发生器中的一个或多个与控制单元信号连接，反应部、保温件与蒸汽发生器均配置有测温件，测温件能够检测出保温件、蒸汽发生器及反应部内部的温度。控制单元被配置为根据对应的测温件的检测结果控制对应的反应部、保温件和/或蒸汽发生器的工作状态，从而调节控制反应部、保温件和/或蒸汽发生器的温度，方便金属材料高温氧化模拟实验的开展。

一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法主要包括：

将盛装有待测材料的反应部加热至150-200℃。一方面反应部升温能够排出反应部内部的空气，降低空气对金属材料高温氧化模拟实验的影响。另一方面，升温后的反应部能够避免后续注入的水蒸汽出现冷凝现象，方便后续实现步骤的展开。

将温度为100-110℃的水蒸汽由喷嘴导入至反应部。水蒸汽的温度能够避免水蒸汽在传输过程中由于温度较低出现冷凝现象，保证了水蒸汽输送的量，方便后续实验的展开。

待水蒸汽进入反应部后，将反应部内温度升至指定温度，开始进行模拟氧化步骤。

待反应部在指定温度的条件下保持预设时间后，氧化步骤完成。断开水蒸汽的供应，使待氧化物进入冷却步骤。并开启进气部，使进气部由喷嘴向反应部提供保护气体。保护气体不与待氧化物反应。保护气体能够驱除反应部内的水蒸汽与空气，避免水蒸汽与空气在冷却步骤中仍与待氧化物反应，干扰到实验效果，影响实验的可靠性。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其能够提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际生产工作中的指导意义较大。该金属材料高温氧化模拟实验装置主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元包括反应部，待氧化物放置在反应部内，反应部为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化反应空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部供气，为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化所需的水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，因此用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。

本发明提供一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的金属材料高温氧化模拟实验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的多个喷嘴的结构示意图。

图标：100-金属材料高温氧化模拟实验装置；110-实验单元；112-反应部；114-排气件；115-稳压阀；116-小车；130-进气单元；132-给水部；133-柱塞泵；134-蒸汽发生器；135-第一控制阀；136-管道；137-保温件；138-喷嘴；140-进气部；142-第二控制阀；170-控制单元；172-热电偶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，图1所示为金属材料高温氧化模拟实验装置100的结构示意图。本实施例提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置100，其能够提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际生产工作中的指导意义较大。

长期处于高温水蒸汽环境中工作的金属材料，会受到氧化腐蚀，产生损伤，对整体装置的正常运行造成较大影响。例如，锅炉在运行中，经常会出现受热面金属管爆漏事故，安全隐患较大，经济损失较高。又例如，核反应堆运行时，燃料棒表面在反应堆失水事故工况下会生成一层氧化膜，严重地影响包壳管的导热性能，随着氧化膜厚度的增加，燃料棒的温度不断上升，加快燃料棒的腐蚀速度，还可能产生核燃料泄漏甚至包壳坍塌等严重事故。因此我们需要对金属材料在高温水蒸汽环境下的变化进行研究，需要在实验室中对氧化过程进行模拟实验。而目前金属材料在水蒸汽中的氧化模拟结果对于实际生产工作中的指导价值仍然有待提高。本发明的发明人经过实验研究发现，水蒸汽的流场对于金属材料氧化层的形成也具有较大影响，因此本实施所提供金属材料高温氧化模拟实验装置100能够模拟出不同的水蒸汽流场，进而研究不同的水蒸汽流场对金属材料的氧化层的形成所造成的影响。当然，其他实施例中，金属材料也可以替换为其他的待氧化物进行相应的实验。

金属材料高温氧化模拟实验装置100主要包括实验单元110、进气单元130与控制单元170。实验单元110与进气单元130相互连通，实验单元110为金属材料高温氧化模拟实验提供金属材料氧化的场所，进气单元130向实验单元110供气，为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化所需的水蒸汽。控制单元170分别与实验单元110、进气单元130信号连接，控制单元170用于控制实验单元110与进气单元130的工作状态，以控制金属材料高温氧化模拟实验的顺利展开。

实验单元110包括反应部112，金属材料放置在反应部112内，反应部112为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化反应空间。反应部112与进气单元130连通，

本实施例中，反应部112可以直接采用加热炉，加热炉直接升温为金属材料高温氧化模拟实验提供高温条件。当然，其他实施例中，反应部112也可以采取其他结构的设置，只要能够提供金属材料高温氧化模拟实验所需空间与条件(例如高温等)即可。

反应部112内设置有小车116，小车116与反应部112通过导轨(图中未标出)滑动连接。金属材料放置在小车116上。小车116的设置大大方便了金属材料的取放，提升金属材料高温氧化模拟实验装置100的使用便利性。当然，其他实施例中，反应部112内也可以不设置小车116，直接取放金属材料；也可以设置其他的取放装置，例如滑轨等。

反应部112还可以包括排气件114，反应部112内的气体可以从排气件114排出。

进一步地，排气件114可以设置有稳压阀115，稳压阀115能够调节反应部112内部的压力。因此用户可以通过调节稳压阀115进而研究不同压力对金属材料高温氧化模拟实验的影响，使实验结果更加全面、可靠。

进气单元130主要包括相互连通的给水部132与蒸汽发生器134，给水部132为蒸汽发生器134提供水，蒸汽发生器134将水转换为水蒸汽。蒸汽发生器134通过管道136与反应部112连通，通过管道136将水蒸汽输送至反应部112。给水部132被配置为向蒸汽发生器134供给去离子水，从而较好地避免水中溶解的氧气或其他离子对待氧化物的金属材料高温氧化模拟实验的进行造成影响，干扰到后期实验结果的准确性。

本实施例中，给水部132可以直接采用去离子水罐，去离子水可以直接市购，方便快捷。其他实施例中，给水部132也可以采用净水结构，直接使用自来水生成去离子水，只要给水部132能够为蒸汽发生器134提供去离子水即可。当然，若用户所进行的实验是为了检验指定材料在指定水汽环境中的氧化情况，用户也可以根据需要选用指定的水，例如自来水、污水等。

本实施例中，给水部132通过两个并联的柱塞泵133与蒸汽发生器134相连通。柱塞泵133能够对给水部132的给水速率进行调节控制。使用两个并联的柱塞泵133连通给水部132与蒸汽发生器134时，两个柱塞泵133共同控制给水速率，使得给水速率的控制更加精确。其他实施例中，给水部132也可以通过三个、四个或其余数目的多个并联的柱塞泵133与蒸汽发生器134相连通，也可以直接通过一个柱塞泵133与蒸汽发生器134相连通，只要能够调节注入水的速率即可。

管道136上设置有第一控制阀135，第一控制阀135用于控制水蒸汽输送管路的通断，从而控制水蒸汽的输送与否。

进一步地，管道136的外壁还可以设置有保温件137。保温件137能够较好地避免水蒸汽在管道136内冷凝，使水蒸汽能够通过管道136进入反应部112。同时，保温件137还能够使水蒸汽保持指定的温度。

本实施例中，保温件137可以采用伴热带，伴热带缠绕在管道136外壁，从而对管道136内的水蒸汽均匀加热。当然，其他实施例中，保温件137也可以采用其他加热保温设置，例如远红外电加热装置、保温棉等，只要能够对管道136进行加热或保温即可。

请参照图1与图2，图2所示为多个喷嘴138的结构示意图。管道136通过一个喷嘴138与反应部112连通，喷嘴138分别与反应部112、管道136可拆卸连接。本实施例中，金属材料高温氧化模拟实验装置100配置有多个喷嘴138，每个喷嘴138均具有不同的预设形状的出气口(图中未标出)，用户可以通过更换不同的喷嘴138使管道136与反应部112连通。由于不同的喷嘴138具有不同的预设形状的出气口，因此不同的喷嘴138所喷出的水蒸汽的流场不同。用户通过更换喷嘴138的方式改变水蒸汽进入反应部112的流场，从而使得用户可以研究不同流场的水蒸汽对金属材料的氧化所造成的影响，进而使得金属材料高温氧化模拟实验的全面性与可靠性更高，对实际生产工作中的指导意义较大。

本实施例中，管道136只与一个喷嘴138相连，用户在更换连接的喷嘴138时，需要对喷嘴138进行拆卸再安装新的喷嘴138。其他实施例中，多个喷嘴138也可以同时安装于管道136，但是每次只有一个喷嘴138与管道136连通(未使用的喷嘴138封闭)，具体的连接方式可以参照显微镜的物镜安装方式或数控车床的刀具与刀座的安装方式。

喷嘴138的出气口的形状可以选自扁平状、蜂窝状、圆筒状与螺旋状中的一种。上述几种类型的喷嘴138在日常生活中比较常见，获取难度较低，且价格较低，在金属材料高温氧化模拟实验中的适用性较高。当然，其他实施例中，喷嘴138出气口的形状也可以是其他形状，例如花瓣状等。需要说明的是，图2中仅示出了部分不同形状的喷嘴138，喷嘴138的选用应当不限定为图2中示出的类型，用户可以根据实验需求的不同，选用更多不同类型的喷嘴138。

需要说明的是，本实施例中所说的出气口，指的是喷嘴138所有出口(图中未标出)组合形成的一个抽象概念，与所有出口的设置位置、密度、排列形式等因素都相关，并不是具体地指喷嘴138的某一个出口。

请再参照图1。进一步地，进气单元130还包括进气部140，进气部140通过管道136与反应部112连通。在金属材料经过高温水蒸气氧化之后，在冷却阶段，进气部140能够提供保护气体，利用保护气体将金属材料与外界隔离，避免外界空气在金属材料的冷却过程中与金属材料发生反应，影响金属材料高温氧化模拟实验的精度，使实验结果出现较大误差。

本实施例中，保护气体可以采用氮气，进气部140可以采用氮气瓶。其他实施例中，保护气体也可以采用在实验条件下不与金属材料发生反应的气体，例如氩气、氦气等惰性气体等；进气部140，可以采用直接存储有该保护气体的装置，也可以采用生成该保护气体的装置。

本实施例中，进气部140在管道136上设置有第二控制阀142，第二控制阀142能够控制保护气体输送通道的通断，从而控制进气部140是否向反应部112输送保护气体。

本实施例中，反应部112、保温件137与蒸汽发生器134中均与控制单元170信号连接(其他实施例中，也可以是其中的一个或两个与控制单元170相连)。反应部112、保温件137与蒸汽发生器134均配置有测温件(其中，设置于保温件137与蒸汽发生器134的测温件未示出，设置于反应部112的测温件未标出)，测温件能够检测出保温件137、蒸汽发生器134及反应部112内部的温度。控制单元170被配置为根据对应的测温件的检测结果控制对应的反应部112、保温件137与蒸汽发生器134的工作状态，从而调节控制反应部112、保温件137与蒸汽发生器134的温度，方便金属材料高温氧化模拟实验的开展。例如，若反应部112内的温度低于预设温度，则控制单元170控制反应部112进行加热升温；若反应部112内温度等于或大于预设温度，则控制单元170控制反应部112停止加热或减小加热功率。若要使反应部112维持在预设温度，则控制单元170可以控制反应部112持续加热，温度过低时，控制单元170控制反应部112增大加热功率；温度过高时，控制单元170控制反应部112减小加热功率或停止加热。

本实施例中，设置于反应部112的测温件可以采用热电偶172，热电偶172与控制单元170信号连接。热电偶172具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。而且，热电偶172是一种无源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，十分适用于测量炉子、管内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

金属材料高温氧化模拟实验装置100的工作原理是：

安装好选定的喷嘴138，调整好稳压阀115使反应部112维持在指定的压力。

将金属材料放置到小车116上，将反应部112关闭。反应部112先进行初步加热，排出反应部112内的空气，并且避免后续输入的水蒸汽冷凝。

启动蒸汽发生器134与伴热带，使蒸汽发生器134与伴热带分别处于预定的温度。此时第一控制阀135打开，第二控制阀142关闭。

再打开柱塞泵133，设定去离子水注入蒸汽发生器134的速率。若去离子水的注入速率过大，会导致蒸汽发生器134温度过低，无法产生蒸汽；若注入速率过小，则蒸汽发生器134内部的温度会持续上升，对仪器的损害较大。同时使反应部112内维持指定温度。

此时蒸汽发生器134将注入的水变为水蒸汽，并通过管道136输送至反应部112内，水蒸汽能够将反应部112内的空气从排气件114排出。

反应部112内的空气基本排尽后，控制反应部112逐渐升温至指定温度，开始进行金属材料高温水蒸气氧化反应。

控制单元170控制反应部112在指定温度维持指定时间后，控制反应部112停止加热，使金属材料开始冷却。关闭柱塞泵133，停止注水，同时关闭蒸汽发生器134与保温件137。关闭第一控制阀135，打开第二控制阀142。此时蒸汽发生器134停止向反应部112输送水蒸汽，进气部140通过管道136向反应部112输送氮气。

需要说明的是，用户可以通过更换不同形状的喷嘴138，从而研究不同流场的水蒸汽对于金属材料氧化层形成的影响。用户也可以通过调节稳压阀115，从而研究不同压力对于金属材料氧化层形成的影响。

一种实验方法，其利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置100进行。该实验方法主要包括：

安装好指定的喷嘴138，调整好稳压阀115使反应部112维持在指定的压力；

将金属材料放至小车116，将小车116推至反应部112的中心，关闭反应部112，使反应部112逐渐加热至150-200℃；

然后，打开蒸汽发生器134与保温件137，使蒸汽发生器134逐渐加热至100-115℃并维持(此时产生的水蒸汽温度为100-110℃)，保温件137逐渐加热至135-145℃并维持(由于温度散失，为了使管道136内的水蒸汽不发生冷凝且温度能够维持100-110℃，保温件137的温度需要略高于水蒸汽的温度)；

然后，打开柱塞泵133，调节去离子水注入蒸汽发生器134的速率为0.8-1.2mL/min(其他实施例中，去离子水的注入速率也可以是其他数值，只要注水速率能够使蒸汽发生器134内的温度维持稳定即可)，此时第一控制阀135打开，第二控制阀142关闭；

维持反应部112内温度为200-300℃，直至排气件114处能够看到明显的蒸汽冒出；

再使反应部112逐渐加热至指定温度(本实施例中，可以为800-1000℃)并维持(其他实施例中，这个温度也可以是其他数值，只要与金属材料的氧化温度相对应即可)；加热期间，用户可以通过热电偶172与控制单元170记录温度变化，每2min记录一次温度；加热至指定温度后，每1min记录一次温度；

反应部112在指定温度维持指定时间后，关闭反应部112、柱塞泵133、蒸汽发生器134、伴热带与第一控制阀135，并打开第二控制阀142，开始进入冷却阶段；进入冷却阶段30min内，每2min记录一次温度；30min后，每20-30min记录一次温度。

需要说明的是，不同阶段记录温度的频率，可以依据实际情况决定，而不必局限于本实施例所提供的频率。温度的记录可以是人工手动记录，也可以是通过仪器自动记录，最后将数据从仪器中导出即可。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，包括相互连通的实验单元与进气单元，所述实验单元包括反应部，所述进气单元通过喷嘴与所述反应部连通，所述喷嘴分别与所述反应部、所述进气单元可拆卸连接，所述喷嘴设有出气口。

2.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述金属材料高温氧化模拟实验装置配置有多个所述喷嘴，每个所述喷嘴均具有不同的预设形状，所述进气单元通过其中一个所述喷嘴与所述反应部连通。

3.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述出气口的形状选自扁平状、蜂窝状、圆筒状与螺旋状中的一种。

4.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述进气单元包括相互连通的给水部与蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过管道与所述反应部连通，所述给水部被配置为向所述蒸汽发生器供给去离子水。

5.根据权利要求4所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述给水部通过一个柱塞泵或多个并联的柱塞泵与所述蒸汽发生器相连通。

6.根据权利要求4所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述管道外侧设置有保温件。

7.根据权利要求6所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述进气单元还包括进气部，所述进气部通过所述管道与所述反应部连通，所述进气部可选地向所述反应部提供保护气体。

8.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述反应部包括排气件，所述排气件设置有稳压阀。

9.根据权利要求7所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述金属材料高温氧化模拟实验装置还包括控制单元，所述反应部、所述保温件、所述蒸汽发生器中的一个或多个与所述控制单元信号连接，所述反应部、所述保温件与所述蒸汽发生器均配置有测温件，所述控制单元被配置为根据对应的所述测温件的检测结果控制对应的所述反应部、所述保温件和/或所述蒸汽发生器的工作状态。

10.一种利用如权利要求9所述的金属材料高温氧化模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

将盛装有待测材料的所述反应部加热至150-200℃；

将温度为100-110℃的水蒸汽由所述喷嘴导入至所述反应部；

待所述水蒸汽进入所述反应部后，将所述反应部内温度升至指定温度；

待所述反应部在指定温度的条件下保持预设时间后，断开所述水蒸汽的供应，并开启所述进气部，使所述进气部由所述喷嘴向所述反应部提供所述保护气体。

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