CN112748007B - 一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置 - Google Patents

一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，包括：主机，包括支架及设置于支架上的拉伸机构；夹持机构，包括第一夹具以及与第一夹具相对设置的第二夹具，第一夹具以及第二夹具均与拉伸机构连接，拉伸机构用于驱使第一夹具与第二夹具相互靠近或远离，第一夹具设有用于容纳腐蚀体的容纳腔，且容纳腔具有开设于第一夹具靠近第二夹具的一端的开口，第一夹具在固定试件时能够使试件置于容纳腔中；应变测量机构，包括第一声发射传感器、第二声发射传感器以及声发射仪，第一声发射传感器以及第二声发射传感器均与声发射仪通信连接，第一声发射传感器及第二声发射传感器沿试件的拉伸方向间隔设置于试件上；及防护组件，用于与试件连接。

Description

一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置
技术领域
本发明涉及抗腐蚀测试技术领域，尤其是涉及一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置。
背景技术
太阳能热发电(Concentrating solar thermal power,CSP)系统的发电效率受到传热储热介质性能的影响。与目前常用的传热储热介质(水蒸气、熔融盐以及导热油)相比，铝硅合金具有较高的储热容量、良好的导热能力以及优良的抗氧化性等优点，被认为是新一代替代材料。在实际应用中，因昼夜交替使CSP系统发生周期性启停，引起较大的动态载荷波动，致使换热管件发生疲劳损伤。与此同时，太阳能热发电换热管件两侧的熔融铝硅合金也在持续不断的腐蚀换热管。所以在确定换热管材料的疲劳试验中，需加入熔融铝硅合金腐蚀环境来模拟实际工况。
目前，有学者研究了高温环境下的金属腐蚀疲劳试验装置，如申请号为201410020154.7的专利将试样穿过盛放有腐蚀液的腐蚀锅来进行低周疲劳试验。该专利主要通过连接板和感应柱将引伸计在腐蚀锅外部连接，从而保护了引伸计不受腐蚀。然而这种方法测量的应变不是被测试样中间部分的应变，其主要是通过有限元模拟试样应变，最后在进行数据处理时，按照对应关系，将应变测量装置间的应变转化为引伸计标距间的应变，然而有限元模拟的准确性有待一步加强。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，用以解决传统的抗金属腐蚀疲劳试验装置准确性较低的问题。
根据本发明一些实施例的一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，包括：主机，包括支架以及设置于所述支架上的拉伸机构；夹持机构，包括第一夹具以及与所述第一夹具相对设置的第二夹具，所述第一夹具以及所述第二夹具均与所述拉伸机构连接，所述拉伸机构用于驱使所述第一夹具与所述第二夹具相互靠近或远离，所述第一夹具设有用于容纳腐蚀体的容纳腔，且所述容纳腔具有开设于所述第一夹具靠近所述第二夹具的一端的开口，所述第一夹具在固定试件时能够使所述试件置于所述容纳腔中；应变测量机构，包括第一声发射传感器、第二声发射传感器以及声发射仪，所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器均与所述声发射仪通信连接，所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器用于沿所述试件的拉伸方向间隔设置于所述试件上；以及防护组件，用于与所述试件连接，并能够使所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器在所述试件置于所述容纳腔时与所述腐蚀体隔离。
根据本发明实施例的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，至少具有如下技术效果：
上述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置在使用时，试件的两端分别被第一夹具以及第二夹具固定，且被置于容纳腔内并被腐蚀体包围，如此，可以使得试件置于腐蚀环境。并且，在试件置于腐蚀环境的过程中，防护组件能够使第一声发射传感器以及第二声发射传感器与腐蚀体隔离，避免第一声发射传感器以及第二声发射传感器被腐蚀。拉伸机构能够驱使第一夹具与第二夹具相互远离，从而使得试件承受载荷被拉伸，而第一声发射传感器以及第二声发射传感器可以在试件被拉伸的初始阶段开始采集应力波，声发射仪可以记录该波形的幅值、振铃数、持续时间、上升时间和/或相对能量等数据，从而通过上述数据分析试件的形变、裂纹萌生位置、裂纹扩展速度和/或计算剩余疲劳寿命，准确性高。
根据本发明的一些实施例，所述拉伸机构包括拉伸组件以及与所述拉伸组件驱动连接的驱动源，所述拉伸组件包括第一拉伸件以及所述第一拉伸件间隔相对设置的第二拉伸件，所述驱动源用于驱使所述第一拉伸件与所述第二拉伸件相互靠近或远离，所述第一夹具与所述第一拉伸件连接，所述第二夹具与所述第二拉伸件连接。
根据本发明的一些实施例，所述第一拉伸件靠近所述第二拉伸件的一端设有第一装配孔，所述第一夹具远离所述第二夹具的一端穿设于所述第一装配孔内，所述容纳腔具有与所述开口相对设置的底壁，所述底壁设有第一安装孔，所述第一安装孔用于供所述试件穿设；
所述第二拉伸件靠近所述第一拉伸件的一端设有第二装配孔，所述第二夹具的远离第一夹具的一端穿设于所述第二装配孔内，所述第二夹具靠近所述第一夹具的一端设有用于供所述试件穿设的第二安装孔。
根据本发明的一些实施例，所述驱动源与所述第一拉伸件驱动连接，用于驱动所述第一拉伸件靠近或远离所述第二拉伸件；所述基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置还包括力传感器以及位移传感器，所述力传感器用于探测所述试件所受的载荷，所述位移传感器用于探测所述第一拉伸件的位移变化。
根据本发明的一些实施例，所述防护组件包括第一防护体，所述第一防护体用于套设于所述试件外，并密封所述第一声发射传感器，以使所述第一声发射传感器在所述试件置于所述容纳腔时与所述腐蚀体隔离。
根据本发明的一些实施例，所述第一防护体在所述试件置于所述容纳腔时与所述容纳腔的腔壁密封连接，以使所述容纳腔分隔成腐蚀腔以及防护腔，所述腐蚀腔用于供所述腐蚀体放置，所述第一声发射传感器位于防护腔内。
根据本发明的一些实施例，所述容纳腔的腔壁形成有防护部，所述防护部设有信号线通道，所述信号线通道的其中一端朝向所述开口延伸并形成进线口，所述信号线通道的另一端朝向所述容纳腔的底部延伸并形成出线口，所述第一防护体抵持于所述防护部外，以使所述出线口与所述防护腔连通，并使所述出线口与所述腐蚀腔隔离；
所述应变测量机构还包括第一信号线，所述第一信号线的一端穿设于所述信号线通道并与所述第一声发射传感器通信连接，另一端与所述声发射仪通信连接。
根据本发明的一些实施例，所述第一防护体包括顶盖以及与所述顶盖连接的侧盖，所述顶盖与所述容纳腔的侧壁密封连接，并使所述容纳腔分隔成所述腐蚀腔与所述防护腔，所述侧盖与所述容纳腔的底壁密封连接，以使所述防护腔分成第一腔室以及第二腔室，且所述侧盖还设有用于连通所述第一腔室与所述第二腔室的通线口，所述第一声发射传感器位于所述第二腔室内，所述第一信号线的一端依次穿过所述出线口、所述第一腔室、所述通线口以及所述第二腔室，并与所述第一声发射传感器连接。
根据本发明的一些实施例，所述防护组件还包括第二防护体，所述第二防护体用于套设于所述试件外，并密封所述第二声发射传感器，以使所述第二声发射传感器在所述试件置于所述容纳腔时与所述腐蚀体隔离。
根据本发明的一些实施例，所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置还包括加热体，所述加热体具有加热室，所述夹持机构位于所述加热室内。
根据本发明的一些实施例，所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置还包括温度传感器，所述温度传感器用于探测所述加热室的温度。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置的结构示意图；
图2是图1所示图形的A处局部放大结构示意图；
图3是图2所示图形沿B线所截的局部放大结构示意图；
图4是本发明一实施例的第一防护体的放大结构示意图；
图5是本发明一实施例的第二防护体的放大结构示意图；
图6是采用本发明一实施例的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置进行测试所得的试验图。
附图标记：
10、试件；100、主机；110、支架；121、第一拉伸件；1211、第一装配孔；122、第二拉伸件；1221、第二装配孔；130、驱动源；140、位移传感器；150、温度传感器；160、力传感器；200、夹持机构；210、第一夹具；211、容纳腔；2111、开口；2112、腐蚀腔；2113、防护腔；21131、第一腔室；21132、第二腔室；212、第一安装孔；213、防护部；2131、信号线通道；220、第二夹具；221、第二安装孔；310、第一声发射传感器；320、第二声发射传感器；330、信号放大器；340、声发射仪；350、第一信号线；360、第二信号线；400、加热体；410、加热室；500、第一防护体；510、第一封盖；511、第一半圆顶盖；5111、避让槽；512、第一半环侧盖；5121、通线口；520、第二封盖；521、第二半圆顶盖；522、第二半环侧盖；530、顶盖；540、侧盖；600、第二防护体；610、第一半圆柱防护盖；620、第二半圆柱防护盖；630、螺丝扣。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一实施例涉及的一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，包括主机100、夹持机构200、应变测量机构以及防护组件。
主机100包括支架110以及设置于支架上的拉伸机构。
具体的，拉伸机构包括拉伸组件以及驱动源130，拉伸组件包括第一拉伸件121以及与第一拉伸件121间隔且相对设置的第二拉伸件122，驱动源130与拉伸组件驱动连接，用于驱使第一拉伸件121与第二拉伸件122相互靠拢或相互远离。
更具体的，支架110主要起承载支撑作用，驱动源130可以是伺服电机或气缸，驱动源130与第一拉伸件131或第二拉伸件122驱动连接，用于驱使第一拉伸件121与第二拉伸件122相互靠拢或相互远离。
具体到本实施例中，驱动源130与第一拉伸件121驱动连接，用于驱动第一拉伸件121靠近或远离第二拉伸件122。
进一步的，主机100还包括力传感器160以及位移传感器140，力传感器160设置于驱动源130与第一拉伸件121之间，用于测试试验过程中试件10所受载荷，以便于人工调节试件10所受的拉伸力的大小，位移传感器140设置于支架110上，用于测试第一拉伸件121的位置变化。
如图1所示，夹持机构200包括第一夹具210以及与第一夹具210相对设置的第二夹具220，第一夹具210以及第二夹具220均与拉伸机构连接，拉伸机构用于驱使第一夹具210与第二夹具220相互靠近或远离。
具体的，第一夹具210用于固定在第一拉伸件121上，第二夹具220用于固定在第二拉伸件122上，驱动源130在驱使第一拉伸件121与第二拉伸件122相互靠拢(或相互远离)时，能够带动第一夹具210与第二夹具220相互靠拢(或相互远离)。
如图2、图3所示，第一夹具210设有用于容纳腐蚀体的容纳腔211，容纳腔211具有开设于第一夹具210且靠近第二夹具220的一端的开口2111，换而言之，容纳腔211贯穿了第一夹具210靠近第二夹具220的一端，第一夹具210在固定试件10时能够使试件10置于容纳腔211中。
其中，以上所述的腐蚀体可以是熔融金属，例如熔融铝硅合金。当然，也可以根据试件10的具体使用环境更换相应的腐蚀体。第一夹具210为耐高温材料制成，腐蚀体用于通过第一夹具210的容纳腔211的开口2111放入到容纳腔211内，试件10的一端能够通过容纳腔211的开口伸入到容纳腔211内，并被第一夹具210固定，试件10的另一端能够被第二夹具220固定。如此，试件10在被第一夹具210以及第二夹具220固定，且容纳腔211内放入腐蚀体后，即可置于腐蚀环境中，方便试验。
如图1、图2所示，应变测量机构包括第一声发射传感器310、第二声发射传感器320以及声发射仪340，第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320均与声发射仪340通信连接，第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320用于沿试件10的拉伸方向间隔设置于试件10上。
如图2所示，具体的，试件10具有标距段，标距段的长度方向即为试件10的拉伸方向，第一声发射传感器310设置于标距段的其中一端，第二声发射传感器320设置于标距段的另一端。第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320可以采集试件10发出的应力波，以供声发射仪340记录以及分析。其中，声发射仪340为多通道声发射仪。
可选的，第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320可以通过粘贴或磁吸的方式固定于试件10表面。
如图1所示，进一步的，应变测量机构还包括信号放大器330，信号放大器330连接在第一声发射传感器310与声发射仪340之间，以及第二声发射传感器320与声发射仪340之间。信号放大器330用于放大第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320采集的声音，方便声发射仪340记录以及分析。
防护组件用于与试件10连接，并能够使第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320在试件10置于容纳腔211时与腐蚀体隔离。
如图1-图3所示，上述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置在使用时，试件10的两端分别被第一夹具210以及第二夹具220固定，且被置于容纳腔211内并被腐蚀体包围，如此，可以使得试件10置于腐蚀环境。并且，在试件10置于腐蚀环境的过程中，防护组件能够使第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320与腐蚀体隔离，避免第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320被腐蚀。驱动源130用于驱动第一拉伸件121与第二拉伸件122相互远离，从而使得试件10承受载荷被拉伸。而第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320可以在试件10被拉伸的初始阶段开始采集应力波，声发射仪340可以记录该波形的幅值、振铃数、持续时间、上升时间和/或相对能量等数据，从而通过上述数据分析试件10的形变、裂纹萌生位置、裂纹扩展速度和/或计算剩余疲劳寿命，准确性高。
试件10的形变是通过获取第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320接收到应力波的时间，以通过测得试件10的标距段长度变化来测定的。标距段长度变化的测试方法如下所示：根据应力波理论可知某种材料的应力波传播速度只与该种材料的弹性模量E和密度ρ有关，即应力波传播速度V是材料的特有属性。试件10的标距段的长度L0已知(可以预先通过量尺测得)，对试件10初始施加载荷时，第一声发射传感器310采集初始应力波，并通过声发射仪340记录该初始应力波的特征与采集到该初始应力波的时间t1。对比应力波的特征信息，可以确定第二声发射传感器320采集到初始应力波的时间t2。通过比较|V×t2-V×t1|与L0的大小即可判定声发射源是在第一声发射传感器310与第二声发射传感器320之间或是两侧。如果|V×t2-V×t1|＞L0，则判定声发射源在第一声发射传感器310与第二声发射传感器320两侧，此时试件10的标距段的长度为L1＝|V×t2-V×t1|。如果|V×t2-V×t1|<0，则判定声发射源在第一声发射传感器310与第二声发射传感器320之间，此时试件10的标距段的长度为L1＝|V×t2+V×t1|。
如图6所示，应力波的波形的幅值和撞击率对于裂纹的早期萌生具有很高的敏感性，同时幅值和撞击率具有在疲劳裂纹早期萌生时非常活跃并随着疲劳裂纹萌生密度的增加而逐渐上升的特点。因此当突发型信号幅值和撞击率高过规定的某个幅值时，可以判定有裂纹萌生。裂纹位置的确定通过计算该高幅值信号分别到达第一声发射传感器310与第二声发射传感器320的时间t3和t4，那么裂纹距离第一声发射传感器310的距离为V×t3。
其中，试验中第一声发射传感器或第二声发射传感器获取某个给定幅值的数据的任何信号称之为一个撞击，主要用于信号的活动性评价，体现出声发射活动的总量和频度。
声发射传感器每振荡一次就输出一个振铃脉冲，它随载荷循环次数的变化情况集中反应了疲劳裂纹信号的主要特征，因此可以使用声发射信号的振铃数来预测裂纹的扩展速度。公式(1)表示了振铃数与疲劳裂纹扩展的速度的相互关系。
Figure BDA0002868269610000091
其中：η为振铃数；n为疲劳循环周期数；C为试件的结构系数，由实验测得；B为应力强度因子修正系数，m和P为试件的材料常量，通常对于大多数工程常用的金属材料，m/p＝2～4。
试件10在循环应力的作用下，在应力峰值时的材料内部产生的塑形变形和裂纹扩展会产生较高幅值的声发射信号，而当应力水平降低时，裂纹尖端会存在剪切变形，同时裂纹会发生闭合，此时断口表面会发生微动摩擦，会产生较低幅值的声发射信号。因此通过声发射参量中能量率和裂纹之间的关系得出相应的数值根据式(2)中来预测材料的疲劳寿命。
Figure BDA0002868269610000092
aj+1＝γaj,γ≈1.1
Figure BDA0002868269610000101
其中：aj+1为裂纹长度上限值，aj为裂纹长度下限值；R为应力比；Kc为试件的断裂韧度；Kmaxj为试件所受的最大应力强度；C2为结构常数，可由试件测得；ΔKj为试件所受的应力强度范围；m2为材料常量，通常对于大多数工程常用的金属材料，m2＝2～4；N为循环周次；f为裂纹最终长度；ΔNj为两个循环周次间裂纹长度的变化。
如图1所示，进一步的，基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置还包括加热体400，加热体400具有加热室410，夹持机构200位于加热室410内。如此，当夹持机构200在夹持试件10后，加热体400能够同时对腐蚀体以及试件10进行加热。如此，上述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置能够克服对材料的高温液态金属腐蚀或高温疲劳单一因素研究的不全面性，通过将铝硅合金放在第一夹具210的容纳腔211内与试件10充分接触，模拟试件10在高温熔融金属下的腐蚀环境，可用于研究高温疲劳和高温熔融金属腐蚀的协同作用对材料性能的影响，还可以研究熔融金属腐蚀对疲劳性能造成的影响和疲劳行为对高温熔融金属腐蚀造成的影响，从而准确模拟并揭示材料在服役阶段的高温力学-化学性能的演化规律，对太阳能热发电换热管等设备的长期安全可靠地运行具有重要的理论意义和工程应用价值。
具体的，加热体400还设有与加热室410连通的第一避让孔、以及与加热室410连通的第二避让孔，加热体400套设于夹持机构200外，并使夹持机构200位于加热室410内。第一避让孔用于供第一拉伸件121穿设，以使加热体400避让第一拉伸件121，第二避让孔用于供第二拉伸件122穿设，以使加热体400避让第二拉伸件122。
更具体的，加热体400包括一对互相铰接并能沿水平方向开合的半炉体，第一避让孔开设于加热体400的底部，第二避让孔开设于加热体400的顶部，加热体400能够套设于夹持机构200外，并使第一拉伸件121穿设于第一避让孔内，第二拉伸件122穿设于第二避让孔内。
可选的，加热体400为温控加热炉，试验人员可以准确调节加热体400的温度来设定实验温度。
进一步的，加热体400上还设置有保温棉，用于减少热量的散失。
在其中一个实施例中，主机100还包括温度传感器150，温度传感器150设置于加热体400上，用于探测加热室410的温度，以便于实验人员控制加热体400的加热温度。
如图2所示，在其中一个实施例中，第一拉伸件121靠近第二拉伸件122的一端设有第一装配孔1211，第一夹具210远离第二夹具220的一端穿设于第一装配孔1211内。第一夹具210通过穿设于第一装配孔1211内实现与第一拉伸件121的固定。
具体的，第一拉伸件121为下拉杆，第二拉伸件122为上拉杆，第一拉伸件121的顶端开设有第一装配孔1211，第一夹具210的底部穿设于第一装配孔1211内，并与第一拉伸件121固定连接。
更具体的，第一装配孔1211为具有内螺纹的螺纹孔，第一夹具210的底部设有与第一装配孔1211的内螺纹匹配的外螺纹，第一夹具210的底部穿设于第一装配孔1211内，并使第一夹具210与第一拉伸件121螺纹连接。
进一步的，第二拉伸件122靠近第一拉伸件121的一端设有第二装配孔1221，第二夹具220远离第一夹具210的一端穿设于第二装配孔1221内。第二夹具220通过穿设于第二装配孔1221内实现与第二拉伸件122的固定。
具体的，第二拉伸件122的底端开设有第二装配孔1221，第二夹具220的顶部穿设于第二装配孔1221内，并与第二拉伸件122固定连接。
更具体的，第二装配孔1221为具有内螺纹的螺纹孔，第二夹具220的顶部设有与第二装配孔1221的内螺纹匹配的外螺纹，第二夹具220的顶部穿设于第二装配孔1221内，并使第二夹具220与第二拉伸件122螺纹连接。
如图2所示，进一步的，容纳腔211具有与容纳腔211的开口2111相对设置的底壁，底壁设有第一安装孔212，第一安装孔212用于供试件10穿设。如此，试件10可以通过容纳腔211的开口2111伸入至容纳腔211内，并穿设进第一安装孔212内，以实现试件10与第一夹具210的固定。
具体的，第一夹具210的容纳腔211贯穿第一夹具210的上端面，且容纳腔211的开口2111形成于第一夹具210的上端面，第一安装孔212开设于容纳腔211的底壁，第一安装孔212为具有内螺纹的螺纹孔，试件10的底部设有与第一安装孔212的内螺纹匹配的外螺纹，试件10的底部能够穿设于第一安装孔212内，并使试件10与第一夹具210螺纹连接。
其中，第一夹具210还具有位于第一夹具210的外螺纹与螺纹孔之间的第一过渡段，第一过渡段的直径大于试件10穿设进第一安装孔212的部分的直径，如此，可以保证试验时第一过渡段受到应力比试件10受到的应力小。
进一步的，第二夹具220靠近第一夹具210的一端设有用于供试件10穿设的第二安装孔221，如此，试件10可以穿设进第二安装孔221内，以实现试件10与第二夹具220的固定。
具体的，第二安装孔221开设于第二夹具220的下端面，第二安装孔221为具有内螺纹的螺纹孔，试件10的顶部设有与第二安装孔221的内螺纹匹配的外螺纹，试件10的顶部能够穿设于第二安装孔221内，并使试件10与第二夹具220螺纹连接。
其中，第二夹具220还具有位于第二夹具220的外螺纹与螺纹孔之间的第二过渡段，第二过渡段的直径大于试件10穿设进第二安装孔221的部分的直径，如此，可以保证试验时第二过渡段受到应力比试件10受到的应力小。
如图2所示，在其中一个实施例中，防护组件包括第一防护体500，第一防护体500用于套设于试件10外，并密封第一声发射传感器310，以使第一声发射传感器310在试件10置于容纳腔211时与腐蚀体隔离。如此，可以避免在试验过程中腐蚀体腐蚀第一声发射传感器310，导致第一声发射传感器310损坏或测量结果不准确。
其中，第一防护体500为耐高温材料制成。
如图3所示，具体的，第一防护体500在试件10置于容纳腔211时与容纳腔211的腔壁密封连接，以使容纳腔211分隔成腐蚀腔2112以及防护腔2113，腐蚀腔2112用于供腐蚀体放置，第一声发射传感器310位于防护腔2113内。在第一防护体500套设于试件10外后，第一防护体500与容纳腔211的腔壁抵持，以使第一防护体500与容纳腔211之间形成密封结构，且第一防护体500还能够将容纳腔211分隔成腐蚀腔2112以及防护腔2113。腐蚀体用于放置在腐蚀腔内，如此，置于防护腔2113内的第一声发射传感器310能够避免被腐蚀体腐蚀。
进一步的，容纳腔211的腔壁形成有防护部213，防护部213设有信号线通道2131，信号线通道2131的其中一端朝向容纳腔211的开口2111延伸并形成进线口，信号线通道2131的另一端朝向容纳腔211的底部延伸并形成出线口，第一防护体500抵持于防护部213外，以使信号线通道2131的出线口与防护腔2113连通，并使信号线通道2131的出线口与腐蚀腔2112隔离。
其中，防护部213为耐高温材料制成。
如图1、图3所示，应变测量机构还包括第一信号线350，第一信号线350的一端穿设于信号线通道2131并与第一声发射传感器310通信连接，另一端与声发射仪340通信连接。
试件10在试验过程中，第一声发射传感器310位于试件10的标距段的底端，换言之，当试件10伸入进容纳腔211后，第一声发射传感器310位于容纳腔211的底部。第一信号线350用于连接第一声发射传感器310以及声发射仪340，以使第一声发射传感器310与声发射仪340之间进行通信，具体到本实施例中，第一信号线350的一端与第一声发射传感器310连接，另一端与信号放大器330连接。通过使得第一信号线350穿入在防护部213的信号线通道2131以及防护腔2113内，防护部213以及第一防护体500可以对第一信号线350起到防护作用，用于避免第一信号线350受到腐蚀体的腐蚀。
如图3、图4所示，更具体的，第一防护体500包括顶盖530以及与顶盖530连接的侧盖540，顶盖530形成有用于供试件10穿设的第三避让孔，顶盖530与容纳腔211的侧壁密封连接，并使容纳腔211分隔成腐蚀腔2112与防护腔2113，侧盖540与容纳腔211的底壁密封连接，以使防护腔2113分成第一腔室21131以及第二腔室21132，且侧盖540还设有用于连通第一腔室21131与第二腔室21132的通线口5121，第一声发射传感器310位于第二腔室21132内，第一信号线350从防护部213的出线口穿出后进入到第一腔室21131内，然后通过通线口5121进入到第二腔室21132与第一声发射传感器310连接。
在其中一个实施例中，第一防护体500包括第一封盖510以及与第一封盖510可拆卸连接的第二封盖520，第一封盖510包括第一半圆顶盖511以及与第一半圆顶盖511连接的第一半环侧盖512，第二封盖520包括第二半圆顶盖521以及与第二半圆顶盖521连接的第二半环侧盖522，第一半圆顶盖511与第二半圆顶盖521配合形成以上所述的顶盖530，第一半环侧盖512与第二半环侧盖522配合形成以上所述的侧盖540。
可选的，可以通过使第一半圆顶盖511与第二半圆顶盖521通过拼接或卡扣连接或螺栓连接的方式连接，使得第一封盖510与第二封盖520可拆卸连接，从而方便第一防护体500套设于试件10外。
如图3、图4所示，进一步的，第一半圆顶盖511设有避让槽5111，用于避让防护部213。具体的，防护部213为形成在容纳腔211的侧壁上的条形凸起，且防护部213为具有信号线通道2131的中空结构，第一半圆顶盖511抵持在防护部213的外侧，并使避让槽5111避开防护部213。
更进一步的，用于供第一信号线350穿过的通线口5121形成于第一半环侧盖512上。
如图3所示，在其中一个实施例中，防护组件还包括第二防护体600，第二防护体600用于套设于试件10外，并密封第二声发射传感器320，以使第二声发射传感器320在试件10置于容纳腔211时与腐蚀体隔离。如此，可以避免在试验过程中腐蚀体腐蚀第二声发射传感器320，导致第二声发射传感器320损坏或测量结果不准确。
其中，第二防护体600为耐高温材料制成。
如图3、图5所示，具体的，第二防护体600为中空结构，且第二防护体600的上下两侧分别设有第四避让孔以及第五避让孔，第一避让孔以及第五避让孔均用于供试件10穿过，第二声发射传感器320用于设置在第二防护体600内。
更具体的，第二防护体600包括第一半圆柱防护盖610以及与第一半圆柱防护盖610可拆卸连接的第二半圆防护盖620，第一半圆柱防护盖610以及第二半圆柱防护盖620上均设置有螺丝扣630，第一半圆柱防护盖610与第二半圆柱防护盖620用于通过螺丝进行固定，避免脱落。
如图1、图3所示，进一步的，应变测量机构还包括第二信号线360，第二信号线360的一端穿过第二防护体600的第四避让孔并与第二声发射传感器320通信连接，另一端与声发射仪340通信连接，以使第二声发射传感器320与声发射仪340进行通信。
具体到本实施例中，第二信号线360的一端穿过第二防护体600的第四避让孔并与第二声发射传感器320连接，另一端与信号放大器330连接。
如图1-图3所示，通过上述基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置来进行腐蚀疲劳试验的方法，包括以下步骤：
步骤1：将第一声发射传感器310以及第二声发射传感器320分别固定于试件10的标距段的两端。
步骤2：将试件10的任意一端固定地穿设进第一夹具210的第一安装孔212(靠近第一夹具的声发射传感器为第一声发射传感器)，将第一防护体500放入第一夹具210的容纳腔211的底部，以使第一防护体500密封第一声发射传感器310，然后在容纳腔211内加入腐蚀体，再将试件10的另一端固定地穿设进第二夹具220的第二安装孔221。
步骤3：将第一夹具210的一端固定地穿设于第一拉伸件121的第一装配孔1211内，第二夹具220的一端固定地穿设于第二拉伸件122的第二装配孔1221内，通过驱动源130预拉第一拉伸件121，收集筛选应力波。
步骤4：开启驱动源130与加热体400，设置好试验所需的温度以及需要加载的力值，进行疲劳试验。
上述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置以及腐蚀疲劳试验的方法能够克服对材料的高温液态金属腐蚀或高温疲劳单一因素研究的不全面性，通过将铝硅合金放在第一夹具210的容纳腔211内与试件10充分接触，模拟试件10在高温熔融金属下的腐蚀环境，可用于研究高温疲劳和高温熔融金属腐蚀的协同作用对材料性能的影响，还可以研究熔融金属腐蚀对疲劳性能造成的影响和疲劳行为对高温熔融金属腐蚀造成的影响，从而准确模拟并揭示材料在服役阶段的高温力学-化学性能的演化规律，对太阳能热发电换热管等设备的长期安全可靠地运行具有重要的理论意义和工程应用价值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，包括：
主机，包括支架以及设置于所述支架上的拉伸机构；
夹持机构，包括第一夹具以及与所述第一夹具相对设置的第二夹具，所述第一夹具以及所述第二夹具均与所述拉伸机构连接，所述拉伸机构用于驱使所述第一夹具与所述第二夹具相互靠近或远离，所述第一夹具设有用于容纳腐蚀体的容纳腔，所述容纳腔具有开设于所述第一夹具且靠近所述第二夹具的一端的开口，所述第一夹具在固定试件时能够使所述试件置于所述容纳腔中；
应变测量机构，包括第一声发射传感器、第二声发射传感器以及声发射仪，所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器均与所述声发射仪通信连接，所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器沿所述试件的拉伸方向间隔设置于所述试件上；以及
防护组件，用于与所述试件连接，并能够使所述第一声发射传感器以及所述第二声发射传感器在所述试件置于所述容纳腔时与所述腐蚀体隔离；
其中，所述容纳腔的腔壁形成有防护部，所述防护部设有信号线通道，所述信号线通道的其中一端朝向所述开口延伸并形成进线口，所述信号线通道的另一端朝向所述容纳腔的底部延伸并形成出线口；
所述防护组件包括第一防护体，所述第一防护体用于套设于所述试件外，且所述第一防护体抵持于所述防护部外，所述第一防护体包括顶盖以及与所述顶盖连接的侧盖，所述顶盖与所述容纳腔的侧壁密封连接，并使所述容纳腔分隔成腐蚀腔与防护腔，所述侧盖与所述容纳腔的底壁密封连接，以使所述防护腔分成第一腔室以及第二腔室，且所述侧盖还设有用于连通所述第一腔室与所述第二腔室的通线口，所述第一声发射传感器位于所述第二腔室内；
所述应变测量机构还包括第一信号线，所述第一信号线的一端依次穿设于所述信号线通道、所述出线口、所述第一腔室、所述通线口以及所述第二腔室，并与所述第一声发射传感器连接，所述第一信号线的另一端与所述声发射仪通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，所述拉伸机构包括拉伸组件以及与所述拉伸组件驱动连接的驱动源，所述拉伸组件包括第一拉伸件以及所述第一拉伸件间隔相对设置的第二拉伸件，所述驱动源用于驱使所述第一拉伸件与所述第二拉伸件相互靠近或远离，所述第一夹具与所述第一拉伸件连接，所述第二夹具与所述第二拉伸件连接。
3.根据权利要求2所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，所述第一拉伸件靠近所述第二拉伸件的一端设有第一装配孔，所述第一夹具远离所述第二夹具的一端穿设于所述第一装配孔内，所述容纳腔具有与所述开口相对设置的底壁，所述底壁设有第一安装孔，所述第一安装孔用于供所述试件穿设；
所述第二拉伸件靠近所述第一拉伸件的一端设有第二装配孔，所述第二夹具的远离第一夹具的一端穿设于所述第二装配孔内，所述第二夹具靠近所述第一夹具的一端设有用于供所述试件穿设的第二安装孔。
4.根据权利要求2所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，所述驱动源与所述第一拉伸件驱动连接，用于驱动所述第一拉伸件靠近或远离所述第二拉伸件；
所述基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置还包括力传感器以及位移传感器，所述力传感器用于探测所述试件所受的载荷，所述位移传感器用于探测所述第一拉伸件的位移变化。
5.根据权利要求1所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，所述防护组件包括第二防护体，所述第二防护体用于套设于所述试件外，并密封所述第二声发射传感器，以使所述第二声发射传感器在所述试件置于所述容纳腔时与所述腐蚀体隔离。
6.根据权利要求1所述的基于声发射的抗腐蚀疲劳性能测试装置，其特征在于，还包括加热体，所述加热体具有加热室，所述夹持机构位于所述加热室内。
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