[发明专利]测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置

权利要求书

1.一种测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，主要包括实验平台装置、材料电导率测试装置(8)、输入输出装置和数据分析系统，待测实验材料样品设置于所述实验平台装置上，所述材料电导率测试装置(8)的测试端安装在所述实验平台装置上，所述材料电导率测试装置(8)的测试端与待测实验材料样品电接触，所述材料电导率测试装置(8)将测试得到的待测实验材料样品的电导率信号输入所述数据分析系统，所述数据分析系统的数据I/O接口与所述输入输出装置连接，其特征在于：还包括混气装置(5)、气氛预热装置(6)和气体检测装置(7)，所述实验平台装置由等压舱、传动装置、实验腔和样品台(9)组成，所述实验腔设置于所述气氛预热装置(6)的炉腔内，并由相互独立的第一氧分压腔室(1)和第二氧分压腔室(2)相邻组装而成，所述等压舱由相互独立的第一等压舱室(3)和第二等压舱室(4)组成，所述第一等压舱室(3)与所述第一氧分压腔室(1)连通，所述第二等压舱室(4)与所述第二氧分压腔室(2)连通，各所述等压舱室与连通氧分压腔室体积相等，用以监测高温氧分压腔室在低温条件下的压强，所述传动装置由传动源及传动构件构成，所述传动构件由滑动轴(10)和滑动轨道(11)组成直线进退传动机构，所述滑动轨道(11)设置于所述实验腔中，所述滑动轴(10)的前端沿着所述滑动轨道(11)在所述第一氧分压腔室(1)和第二氧分压腔室(2)范围内移动，所述样品台(9)安装在所述滑动轴(10)的前端，所述滑动轴(10)的后端穿过所述气氛预热装置(6)的炉腔外壁向外延伸，所述滑动轴(10)的后端由传动源驱动，并使所述滑动轴(10)的前端带动所述样品台(9)在所述第一氧分压腔室(1)和第二氧分压腔室(2)之间进行移动切换，从而在整个测试过程中，使设置于所述样品台(9)上的待测实验材料样品在不同的实验腔气氛中进行切换，还通过密封环缩小所述滑动轴(10)和所述滑动轨道(11)之间间隙，使所述第一氧分压腔室(1)和所述第二氧分压腔室(2)之间实现等压平衡，所述混气装置(5)通过提供不同的氧分压测试气体，分别向所述第一氧分压腔室(1)和所述第二氧分压腔室(2)内输送，所述气氛预热装置(6)通过控制炉腔内温度来控制所述实验腔内的气体温度，各所述气体检测装置(7)分别实时监测所述第一氧分压腔室(1)和所述第二氧分压腔室(2)内的气体的氧气分压值，并分别将检测到的数据信号向所述数据分析系统传输，所述数据分析系统进行信号数据拟合计算，得出氧交换系数与氧扩散系数。

2.根据权利要求1所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：所述气氛预热装置(6)提供恒定温度，使其炉腔内的恒温区域长度大于所述实验腔的两腔室的长度，从而在所述样品台(9)的滑动过程中，使所述实验腔的两腔室的之间的温度波动小于5℃。

3.根据权利要求1或2所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：所述混气装置(5)向所述第一氧分压腔室(1)和所述第二氧分压腔室(2)通入不同的气体，所述混气装置(5)提供的各种气体的氧分压值在100％～10^-30之间，保证所述实验腔的两腔室之间氧分压的数量级值差大于2，当所述混气装置(5)输送气体时，控制所述实验腔的两腔室之间压力值差不大于0.1MPa。

4.根据权利要求1或2所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：所述气体检测装置(7)为氧分压监测装置，氧分压值采用直接获得或由氧含量与分压值计算获得，所述氧分压监测装置量程大于100％～10^-30，监测精度不低于1％，气压监测范围为0.1～5MPa。

5.根据权利要求1或2所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：所述气氛预热装置(6)控制所述实验腔内的气体的温度与测试设定温度相差不超过10℃。

6.根据权利要求1或2所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：控制所述样品台(9)在所述第一氧分压腔室(1)和所述第二氧分压腔室(2)之间的切换时间小于5s。

7.根据权利要求1或2所述测定氧交换系数与氧扩散系数的等压密封式装置，其特征在于：所述第二等压舱室(4)与所述第二氧分压腔室(2)之间的体积和所述等压舱实时监测和控制所述第一等压舱室(3)与所述第一氧分压腔室(1)之间的体积分别保持一致。