[发明专利]高温循环氧化腐蚀模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明属于材料性能测试领域，尤其涉及一种氧化腐蚀模拟试验装置。

背景技术

高温氧化试验的目的是测定材料氧化动力学参数，研究其规律，了解材料氧化膜的生长和损毁机制以及影响抗高温氧化的关键因素，以期寻找抑制或减少高温氧化损失的途径。氧化动力学试验包括恒温氧化动力学试验和温度交变的循环氧化试验，前者确定氧化速度，后者则检测氧化膜与基材之间的黏附性，即膜在温度循环变化情况下抗开裂与剥落的性能。恒温氧化试验主要采用热重技术。循环氧化试验主要是在马弗炉或气体加热炉中，高温保温一定时间，然后冷却，如此反复，该法的缺点是费事费力，每一个循环周期都需要试验人员参与，并且样品放入前后有温降的问题，对试验精度有较大的影响。

目前，对普通钢材的抗氧化性能的评定与测试已有标准可参考，如我国的GB/T13303-91，美国ASTM G54以及苏联的ΓOCT613D-71等，我国还有相关的部级标准，如航空标准HB5258，冶金标准YB-48-64。而工程应用合金方面缺少测试方法和标准。有些实验室根据工作环境与测试目的自行设计了模拟实际工矿条件的各种模拟装置，如专利CN1128350C和CN2476810Y所述的一种在交替氧化-硫化气氛中工程用钢的高温腐蚀模拟装置。该装置包括水平管式炉、综合反应器、机械泵等系统，它能模拟由氧过剩状态到缺氧状态的循环交替变化气氛，深入研究金属材料的高温氧化。但该设备不能满足一些温度交变并有腐蚀介质的工矿环境下的高温腐蚀行为的研究。专利CN200510085467.1所述的热障涂层服役环境模拟装置及模拟环境控制方法，该装置包括材料力学性能试验机、红外快速加热设备、声发射设备、材料电性能交流阻抗谱测试设备、温度采集设备和夹具等部分。该装置能够同时进行加热、加力和腐蚀的环境模拟，并且可以实现温度与机械载荷同步上升、保持、同步下降，解决了现有环境模拟装置中只能模拟单一环境状况的缺陷；该模拟环境的控制方法，可以根据航空发动机的工作特点控制环境模拟参数。对航空发动机启动、巡航和关闭过程温度迅速上升，保持在较高温度水平和温度下降过程以及在整个过程中伴随的载荷的增加，疲劳或蠕变载荷和载荷的下降过程进行耦合模拟。但是该装置对于模拟材料高温氧化-低温腐蚀-高温氧化这样的循环腐蚀过程也有局限性。在工业生产中也有采用挂片或者专门设计用来测定高温氧化腐蚀的探针进行测定。但工业挂片受到生产工艺、生产设备条件等的制约，而且试验周期较长。

在生产实践中，会遇到一些高温氧化和低温腐蚀交替存在的工矿环境，如汽车排气系统用钢，在汽车启动和运行的过程中，材料将遭受高温氧化，在汽车停止过程中，材料将遭受中低温冷凝液或雨水的腐蚀；另外，钢铁高温生产过程中，轧辊、输送辊道等材料都经受高温和冷却过程中腐蚀的交互作用过程。如果按GB/T13303-91执行的氧化测试试验，都不能较好的模拟上述高温腐蚀和低温腐蚀交替进行的腐蚀过程，现有的热重分析设备、各种加热炉等均不具备相应的功能。为此，迫切需要一套能模拟高温氧化和低温腐蚀交替进行环境的试验装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高温循环氧化腐蚀模拟试验装置，以满足模拟在高温氧化和低温腐蚀交替存在工矿环境的材料性能试验的需要。

一种高温循环氧化腐蚀模拟试验装置，由加热炉、腐蚀环境箱、辅助支架系统和控制系统四大部分组成，所述的控制系统对加热炉、腐蚀环境箱和辅助支架系统进行控制，所述的辅助支架系统包括支架底座、升降驱动马达、样品支架导杆、换向齿轮箱、旋转臂和样品支架，样品支架导杆固定在支架底座上，旋转臂和样品支架导杆构成转动移动副，样品支架装在旋转臂上，样品支架具有在加热炉内的第一位置和在腐蚀环境箱内的第二位置，所述的控制系统控制升降驱动马达和换向齿轮箱驱动旋转臂带动样品支架在第一位置和第二位置间变换。

所述的加热炉包括炉管、炉门、加热炉箱体、加热元件、热电偶和保温材料。

所述的炉管为方形。

所述的炉门由控制系统控制自动开闭。

所述的腐蚀环境箱包括恒温水浴加热器、溶液槽、喷头、环境箱门、流量计和溶液泵，溶液泵通过流量计和喷头相连，恒温水浴加热器安装在环境箱箱体的底部，其上装有溶液槽，环境箱箱体上装有湿热发生器、温度传感器和湿度传感器，环境箱箱体底边上还开有废液排放口。

所述的环境箱门由控制系统控制自动开闭。