CN210136202U - 一种原位充氢实验装置 - Google Patents

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陶平
叶飞
赵晨宇
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Abstract

本实用新型公开了一种原位充氢实验装置,包括下壳体和上壳体,下壳体设有螺孔用于连接测试设备,上壳体设有与下壳体螺孔对称的通孔。下壳体设有下凹载台,用于承载试样。上壳体中心设有针头测试孔,且针头测试孔设置在下凹载台对应的正上方。上壳体外部底面设有与所选用O型橡胶密封圈匹配的密封凹槽。本装置结构设计新颖,结构简单,使用方便,能够对充氢试样进行原位充氢测试。本装置适用于纳米压痕、原子力显微镜等使用探针测量的仪器。

Description

一种原位充氢实验装置
技术领域
本实用新型涉及电化学实验技术领域,具体为一种原位充氢实验装置。
背景技术
氢对几乎所有金属都有氢致塑性损减和氢致断裂抗性降低的不利影响,这些现象一般统称为氢脆。而材料在制备、加工和使用中都可能有氢进入材料。所以,研究氢对材料的影响成为安全、经济地使用材料的关键。
为了研究氢对材料的影响,需要对含氢的试样进行力学测试。常用的充氢方法有水溶液电解充氢、熔盐电解充氢和气相充氢,其中水溶液电解充氢因为其安全性和易操作性应用最广泛。
常规的力学实验如单轴拉伸实验等,能够反映宏观尺度上氢对材料的影响。但随着研究的深入,微观尺度上氢对材料的影响尤其是氢对金属材料不同相的影响越来越重要。对微观尺度的研究往往需要使用细小的探针来确定研究的区域,如纳米压痕仪等设备。
传统的测试方法都是对充氢后的试样取出进行测试,充氢完成到测试开始的间隔中材料中的氢会结合成氢气溢出,影响实验结果准确性;另外,为保证测试时的氢浓度,常对试样进行长时间充氢,会对试样表面产生损伤,不利于下一步试验。而原位测试可以使测试部位始终保持较高的氢浓度,可以降低充氢时间,且不会有氢气溢出。所以,实现对试样充氢的同时连续在线进行测试对研究氢对材料的影响十分有益。
如上所述,如纳米压痕仪等探针类的设备可以实现对材料微观尺度的性能测试,但目前还没有使这类设备实现对试样充氢的同时连续在线进行测试的装置,不足以满足目前微观尺度上研究材料氢脆现象的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种原位充氢实验装置,实现了对试样充氢的同时连续在线进行测试,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种原位充氢实验装置, 包括凹形的上壳体和下壳体,所述下壳体设有螺孔用于连接测试设备,上壳体设有与下壳体螺孔对称的通孔,紧固螺栓通过螺孔和通孔将上壳体和下壳体固定在一起;所述下壳体内腔中心设有下凹载台放置试样;所述上壳体中心设有针头测试孔,且所述针头测试孔设置在下凹载台正上方;所述上壳体外部底面设有环形的第一道密封槽,第一道密封槽在针头测试孔周围,并且第一道密封槽的外径小于下凹载台的直径,第一道密封槽内装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。
进一步的,在第一道密封槽的外围设置第二道密封槽,并装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。
进一步的,试样与下凹载台的形状尺寸对应一致。
进一步的,所述下壳体和上壳体均采用有机玻璃高分子材料制成。
一种原位充氢实验装置进行原位充氢实验的使用方法,
A、将焊接导线后的试样放置在下凹载台上, 将O型密封圈安装在第一道密封槽和第二道密封槽内,用紧固螺栓通过螺孔和通孔固定上壳体和下壳体。
B、用注射器将充氢溶液注入装置上壳体内,液面低于上壳体上边缘2毫米;
C、将铂对电极从上壳体放入充氢溶液中,将焊接于试样的导线、铂对电极连接至电化学工作站,按实验预设的电流密度打开电化学工作站;
D、操作探针进入针头测试孔进行实验操作。
本实用新型的有益效果是:
(1)本实用新型结构设计新颖,结构简单,使用方便,能够对充氢试样进行力学性能测试。本实用新型适用于纳米压痕、原子力显微镜等使用探针测量的仪器。
(2)本实用新型采用大容量的上壳体来容纳大量充氢溶液,保证了整个测试过程中都有足够的溶液。
(3)本实用新型空间设计合理,在加入合适量的溶液后,能保护探针上方传感器不接触溶液。
(4)本实用新型使用下凹的载台,既限制了试样的自由度,也确保了试样的刚度,从而使实验能顺利进行。
(5)本实用新型在下壳体设置了螺孔,在测量设备设有螺孔时,可以直接实现上壳体、下壳体和测量设备的固定。当测量设备无螺孔时,也可以实现上壳体、下壳体的固定。
(6)本实用新型下壳体和上壳体均采用高分子材料制成,其具有优异的耐磨、耐腐蚀性能,不易损坏,使用寿命长,且透明度高,易于实验操作。
附图说明
图1为本实用新型装置剖面示意图;
图2为本实用新型装置组装结构示意图;
图3为本实用新型上壳体结构剖面示意图;
图4为本实用新型下壳体结构示意图。
其中,1上壳体,2下壳体,3针头测试孔,4第一道密封槽,5第二道密封槽,6紧固螺栓,7下凹载台,8螺孔,9试样。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种原位充氢实验装置, 包括上壳体1和下壳体2,所述下壳体2设有螺孔8用于连接测试设备,上壳体1设有与下壳体螺孔8对称的通孔,紧固螺栓6通过螺孔8和通孔将上壳体1和下壳体2固定在一起;所述下壳体2内腔中心设有下凹载台7放置试样9,试样9与下凹载台7的形状尺寸对应一致。所述上壳体1中心设有针头测试孔3,且所述针头测试孔3设置在下凹载台7正上方。
所述上壳体1外部底面设有环形的第一道密封槽4,第一道密封槽4在针头测试孔3周围,并且第一道密封槽4的外径小于下凹载台7的直径,第一道密封槽4内装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。在第一道密封槽4的外围设置第二道密封槽5,并装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。装配后,所述第一道密封槽4的O型橡胶密封圈与下凹载台7上的试样9压紧形成第一层密封保护,第二道密封槽5的O型橡胶密封圈与下壳体2压紧形成第二层密封保护。上壳体1和试样9及第一道密封槽4形成了密封的腔体,可以容纳溶液。所述下凹载台7采用下凹式载台,既限制了试样的自由度,也确保了试样的刚度,从而使实验能顺利进行。
本实用新型中,上壳体1和下壳体2均采用有机玻璃高分子材料制成,其具有优异的耐磨、耐腐蚀性能,不易损坏,使用寿命长,且透明度高,易于实验操作。
本实用新型的使用方法包括以下步骤:
A、将焊接导线后的试样9放置在下凹载台7上, 将O型密封圈安装在第一道密封槽4和第二道密封槽5内,用紧固螺栓6通过螺孔8和通孔固定上壳体1和下壳体2。
B、用注射器将充氢溶液注入装置上壳体1内,液面低于上壳体1上边缘2毫米;
C、将铂对电极从上壳体1放入充氢溶液中,将焊接于试样9的导线、铂对电极连接至电化学工作站,按实验预设的电流密度打开电化学工作站;
D、操作探针进入针头测试孔3进行实验操作。
实施例1
以在Hysitron公司TI-premier纳米压痕仪中对2205双相不锈钢的原位充氢测试为例,其具体实施方式如下所述:
1.将打磨并抛光后焊接导线的2205双相不锈钢圆形试样放入下凹载台7,将O型密封圈安装在第一道密封槽4和第二道密封槽5内,将装入对应尺寸的O型橡胶密封圈的上壳体1和装入试样9的下壳体2通过紧固螺栓6固定在一起,并通过TI-premier上的样品台面上螺孔将装置与TI-premier样品台固定;
2. 用注射器将充氢溶液注入装置,使液面低于上壳体1上边缘2毫米,本例中充氢溶液选用含0.5mol/L硫酸和1g/L硫脲的混合溶液;
3. 将铂对电极从上壳体放入充氢溶液中,将焊接于试样9的导线、铂对电极连接至电化学工作站,再按实验预设的电流密度打开电化学工作站;
4. 在TI-premier光学显微镜下找到试样9测试区域并调整机器到合适高度。移动样品台到使探针进入针头测试孔3,进行实验操作。
综上所述,本实用新型结构设计新颖,使用方便,能够对充氢试样进行原位充氢测试。本实用新型适用于纳米压痕、原子力显微镜等使用探针测量的仪器。

Claims (3)

1.一种原位充氢实验装置, 包括凹形的上壳体(1)和下壳体(2),其特征在于:所述下壳体(2)设有螺孔(8)用于连接测试设备,上壳体(1)设有与下壳体(2)螺孔(8)对称的通孔,紧固螺栓(6)通过螺孔(8)和通孔将上壳体(1)和下壳体(2)固定在一起;所述下壳体(2)内腔中心设有下凹载台(7)放置试样(9);所述上壳体(1)中心设有针头测试孔(3),且所述针头测试孔(3)设置在下凹载台(7)正上方;所述上壳体(1)外部底面设有环形的第一道密封槽(4),第一道密封槽(4)在针头测试孔(3)周围,并且第一道密封槽(4)的外径小于下凹载台(7)的直径,第一道密封槽(4)内装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种原位充氢实验装置,其特征在于:在第一道密封槽(4)的外围设置第二道密封槽(5),并装有对应尺寸的O型橡胶密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种原位充氢实验装置,其特征在于:所述下壳体(2)和上壳体(1)均采用有机玻璃材料制成。
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CN110161105A (zh) * 2019-06-25 2019-08-23 南京工业大学 一种原位充氢实验装置

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