一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置

1.本发明涉及腐蚀测试技术领域，特别是涉及一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置。


背景技术：

2.金属以及合金材料在人们的日常使用过程中不可避免地会产生各种腐蚀现象，如电化学腐蚀、应力腐蚀等。为了更好地使用这些材料，延长它们的使用寿命，人们需要研究其电化学性能。
3.目前，已发展出多种多样的腐蚀评价与监测技术，主要包括物理方法、化学方法、电化学方法等。其中，物理方法是采用物理场参量测试技术表征腐蚀前后的变化，化学方法主要通过化学分析测量溶解在环境中的腐蚀产物量，判定腐蚀程度和速度，而电化学方法是通过监测电化学信号来反映腐蚀过程。然而由于各种待测材料所处的环境是经常发生变化的，因此采用上述方法不能满足在复杂多变环境介质下的测试需求，无法完整描述待测材料的整个腐蚀动力学过程。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置，包括：
7.拉伸盒，所述拉伸盒外侧设置有磁铁，用于放置应力加载试件；
8.电化学腐蚀装置，与所述拉伸盒连接，用于对所述应力加载试件施加电化学腐蚀；
9.应力腐蚀装置，与所述拉伸盒连接，用于对所述应力加载试件施加应力腐蚀。
10.优选地，所述拉伸盒，包括：
11.内室，所述内室中设有所述应力加载试件，用于盛放试验溶液；
12.外室，与恒温水浴装置连通，用于使所述试验溶液保持恒温。
13.优选地，所述应力腐蚀装置，包括：
14.拉伸杆，与所述拉伸盒连接，用于固定所述应力加载试件；
15.应力腐蚀拉伸机，通过拉伸机传动装置与所述拉伸杆连接，用于向应力加载试件施加应力腐蚀。
16.优选地，所述电化学腐蚀装置，包括：
17.电化学工作站，所述电化学工作站上设置有辅助电极接口、工作电极接口和参比电极接口，所述辅助电极接口通过导线与铂片连接，所述铂片设置在应力加载试件的一侧；所述工作电极接口通过导线与应力加载试件连接；所述参比电极接口通过导线与参比电极连接，所述参比电极与盐桥连接，所述盐桥设置在应力加载试件的另一侧。
18.优选地，所述恒温水浴装置，包括：
19.恒温水浴槽，通过橡胶管与所述外室连通。
20.优选地，所述拉伸盒的内室上设置有盒盖。
21.优选地，所述盒盖上开设有磁感应测定仪插口、温度计插口、氮气输入管插口和二氧化碳输入管插口。
22.优选地，所述拉伸盒上还包覆有棉布保温罩。
23.优选地，所述应力加载试件通过密封塞固定在拉伸杆上。
24.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
25.本发明提供的一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在拉伸盒上设置电化学腐蚀装置和应力腐蚀装置，实现了应力加载试件在不同磁场强度下应力腐蚀与电化学腐蚀试验的同步测量，大大提高了测试效果。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明提供的实施例中的一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置在磁场垂直试件表面时的剖视图；
28.图2为本发明提供的实施例中的拉伸盒在磁场垂直试件表面时的俯视图；
29.图3为本发明提供的实施例中的拉伸盒在磁场垂直试件表面时的左视图；
30.图4为本发明提供的实施例中的一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置在磁场平行试件表面时的剖视图；
31.图5为本发明提供的实施例中的拉伸盒在磁场平行试件表面时的俯视图；
32.图6为本发明提供的实施例中的拉伸盒在磁场平行试件表面时的左视图。
33.符号说明：
34.1、电化学工作站；2、辅助电极接口；3、工作电极接口；4、参比电极接口；5、磁铁；6、外室；7、内室；8、铂片；9、盒盖；10、应力加载试件；11、拉伸杆；12、密封塞；13、参比电极；14、盐桥；15、棉布保温罩；16、拉伸盒进出水口；17、橡胶管；18、恒温水浴槽；19、拉伸机传动装置；20、应力腐蚀拉伸机；21、辅助电极插口；22、磁感应测定仪插口；23、温度计插口，24、应力加载试件安放口；25、氮气输入管插口；26、参比电极插口；27、二氧化碳输入管插口；28、支架。
具体实施方式
35.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.请一并参阅图1-3，一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置，包括：拉伸盒、电化学腐蚀装置和应力腐蚀装置。
38.拉伸盒外侧设置有磁铁5，用于放置应力加载试件10；电化学腐蚀装置，与所述拉伸盒连接，用于对所述应力加载试件10施加电化学腐蚀；应力腐蚀装置，与所述拉伸盒连接，用于对所述应力加载试件10施加应力腐蚀。
39.进一步的，本发明中的拉伸盒为双室构造，包括：内室7和外室6。
40.内室7中设有所述应力加载试件10，用于盛放试验溶液；外室6，与恒温水浴装置连通，用于使所述试验溶液保持恒温。其中，恒温水浴装置，包括：恒温水浴槽18；恒温水浴槽18通过橡胶管17与所述外室6连通，且恒温水浴槽18内设置有水或者乙醇两种介质溶液。
41.在一个实施例中，所述应力腐蚀装置，包括：拉伸杆11、应力腐蚀拉伸机20和拉伸机传动装置19。
42.拉伸杆11，与所述拉伸盒连接，用于固定所述应力加载试件10，具体的，本发明可通过密封塞12将应力加载试件10固定在拉伸杆11上，以保证整个试验过程为无氧环境；应力腐蚀拉伸机20，通过拉伸机传动装置19与所述拉伸杆11连接，用于向应力加载试件10施加应力腐蚀。
43.需要说明的是，本实施例中的电化学腐蚀装置，包括：
44.电化学工作站1，所述电化学工作站1上设置有辅助电极接口2、工作电极接口3和参比电极接口4，所述辅助电极接口2通过导线与铂片8连接，所述铂片8设置在应力加载试件10的一侧；所述工作电极接口3通过导线与应力加载试件10连接；所述参比电极接口4通过导线与参比电极13连接，所述参比电极13与盐桥14连接，所述盐桥14设置在应力加载试件10的另一侧。
45.进一步的，本发明的拉伸盒的内室7上设置有盒盖9。所述盒盖9上开设有磁感应测定仪插口22、温度计插口23、氮气输入管插口25和二氧化碳输入管插口27。且拉伸盒上还包覆有棉布保温罩15。
46.下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的说明：
47.如图1-6所示，本发明的一种能够实现磁场加载下的应力电化学测试装置包括电化学工作站1、应力腐蚀拉伸机20、恒温水浴槽18和拉伸盒，拉伸盒固定在应力腐蚀拉伸机20上，拉伸盒进出水口16与恒温水浴槽18通过橡胶管17连通，橡胶管水平绑在拉伸机支柱上，恒温水浴槽18内采用水和95％乙醇两种介质溶液；用胶带将磁铁5固定在拉伸盒外侧盒壁上，在磁感应测定仪插口22上安放磁感应测定仪用来测磁场强度，通过叠加不同数量的磁铁来控制应力加载试件10上的磁场强度，通过将磁铁固定在拉伸盒外侧盒壁上的相互垂直的两个方向上来控制磁场与应力加载试件的相对方向(图1-3为磁场垂直试件表面、图4-6为磁场平行试件表面)；本发明中的拉伸盒为双室构造，外室6走介质溶液，内室7放试验溶液，内室试验溶液中插有温度计和氮气管；内室高度低于外室，外室顶端封死，内室壁有支架28，支架支撑盒盖9，盒盖钻有多个孔洞，孔洞包括辅助电极插口21、温度计插口23、应力加载试件安放口24、氮气输入管插口25、参比电极插口26、二氧化碳输入管插口27，盒盖9与盒体间空隙用封口膜密封；拉伸盒外套有保温罩，保温罩两头带有橡皮筋；应力加载试件10固定在拉伸盒底端密封塞12上，盐桥14、铂片8安装在盒盖9上位于应力加载试件两侧，盐桥
14和铂片8正对应力加载试件10中央部位，盐桥14连接参比电极13，铂片8连接到辅助电极接口2，应力加载试件10连接到工作电极接口3，参比电极连接到参比电极接口4。所述的应力腐蚀拉伸机通过拉伸机传动装置19将恒定外加载荷不断施加给应力加载试件。
48.本装置可在含有厌氧菌的条件下利用对应力加载试件进行应力腐蚀试验。首先用硅胶将应力加载试件10固定在拉伸盒底端密封塞12上，待硅胶风干后，将其和盐桥14、铂片8、盒盖9放入通风厨里紫外灭菌15min，然后通风处理15min后，将api培养基和库尔勒土壤模拟溶液在无菌操作台内按1:2的比例混合接菌，倒入拉伸盒内室中7，将盐桥14、铂片8安装在盒盖9上，并与盒盖9一起盖在拉伸盒上，且盐桥14和铂片8位于应力加载试件两侧，正对应力加载试件10中央部位，然后对盒盖边缘和孔隙处用封口膜进行密封处理；用胶带将磁铁5固定在拉伸盒外侧盒壁上，在盒盖9的磁感应测定仪插口22上安放磁感应测定仪用来测磁场强度。需要说明的是，本发明可通过叠加不同数量的磁铁来控制应力加载试件10上的磁场强度，通过将磁铁固定在拉伸盒外侧盒壁上的相互垂直的两个方向上来控制磁场与应力加载试件的相对方向。给拉伸盒套上棉布保温罩15，再将整个拉伸盒固定在拉伸杆11上，将温度计和氮气管插入到内室溶液中，开启氮气瓶阀门，以保证整个试验过程为无氧环境。用橡胶管17把恒温水浴槽18的进出水口与拉伸盒进出水口16相连，并用螺钉锁死。将拉伸盒进出水端的橡胶管17水平缕直绑在拉伸机支柱上，以免橡胶管17的重力作用给应力加载试件10带来扭矩，影响测量数据准确性。
49.启动恒温水浴槽18电源，在温度指示表盘中设好温度后，开启循环按钮，使介质溶液边升温，边沿橡胶管17流入拉伸盒入口，在拉伸盒外室6绕流一周后从出水口流出，进而返回到恒温水浴槽18里。水和95％乙醇两种介质溶液在流经拉伸盒外室6时不断将热量传给内室溶液，使得内室溶液温度逐渐稳定在指定刻度上。一般而言，加热采用的介质溶液为水，制冷采用的介质溶液为95％乙醇，95％乙醇易挥发，需要经常补充。最后，连接三电极，将铂片8连接到辅助电极接口2，将应力加载试件10连接到工作电极接口3，将参比电极13连接到参比电极接口4，然后启动电化学工作站1和应力腐蚀拉伸机20，打开电脑，点击电化学试验图标和慢应变速率应力腐蚀试验图标，为相应的电化学腐蚀装置和应力腐蚀装置设定试验参数。在选择保存路径，点击开始按钮后，内室溶液里侵蚀性阴离子不断对应力加载试件10造成电化学腐蚀，同时，应力腐蚀拉伸机20通过拉伸机传动装置19将恒定外加载荷不断施加给应力加载试件10，应力加载试件10同时经受着电化学腐蚀和应力腐蚀作用，电化学工作站1和应力腐蚀拉伸机20分别自动记录着应力加载试件10的电化学腐蚀和应力腐蚀数据。应力腐蚀试验一般需要持续两天时间，试验过程中，恒温水浴槽18里的介质溶液持续流经拉伸盒外室6，热量源源不断的传给内室溶液，使得内室溶液温度恒定维持在指定刻度。试验结束后，保存试验图像，关掉电化学工作站1、应力腐蚀拉伸机20和恒温水浴槽18电源开关，打开拉伸盒进出水口16处螺钉，拆卸磁铁与拉伸盒，将恒温水浴槽18和橡胶管17放至空闲处，清洗拉伸盒内室7，测量应力加载试件10断件尺寸，即可完成整个检测过程。
50.本发明的装置由磁铁、电化学工作站、应力腐蚀拉伸机、恒温水浴槽和拉伸盒构成，拉伸盒为圆柱双室结构，外室走介质溶液，内室半盛放试验溶液，外室顶端封死，内室壁有支架，内室高度低于外室，盒盖钻有多个孔洞，盒盖与盒体间空隙用封口膜密封，拉伸盒外套有一层棉布筒状保温罩，保温罩两头带有橡皮筋，在拉伸盒外侧盒壁粘贴不同数量与不同方向的磁铁，恒温水浴槽内可采用两种介质溶液，用于加热或制冷试验溶液。本装置可
避免拉伸盒内溶液溢出，并为拉伸试样提供恒温密闭的应力腐蚀环境，实现了在不同磁场强度与方向环境下应力腐蚀与电化学腐蚀试验的同步测量，省时省力。
51.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
52.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。