[发明专利]用于对金属板材短横向的腐蚀试验加载装置以及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀试验方法，具体说的是用于对金属板材短横向的腐蚀试验加载装置以及试验方法。

背景技术

金属板材在建筑、交通运输、航空航天以及海洋工程等大型工程中应用十分广泛，在长期服役环境下，金属板材易受到腐蚀、疲劳及其联合作用产生损伤而失效。鉴于板材的成型方式，一般而言，其腐蚀性能最弱向是厚度方向即短横向，因此，短横向的性能数据最具有研究及使用价值。另外，在实验室进行模拟工况试验通常达不到理想的服役条件，进行室内加速腐蚀又只能定性分析其失效趋势，不能与其在实际服役环境下的腐蚀情况一一对应。如铝合金板材在南方潮湿环境下，高向表面会逐渐形成点蚀，慢慢发展成晶间腐蚀，长时间甚至能形成剥层，这与金属板材晶粒沿纵向拉长分布有关。又如船用钛合金板材在深海环境下服役，其服役寿命能否超过25年，是否与浅海服役失效情况类似，采用室内加速腐蚀并不易解决这个问题。因此，对金属板材短横向试样进行加载来研究其在服役环境下的腐蚀性能显得十分必要。然而，由于板材厚度限制，测试厚度方向性能存在一定的不可操作性，如：对40mm厚铝合金板材短横向进行加载恒应力100MPa条件下的腐蚀试验，在厚度方向无法截取标准拉伸试样，只能加工尺寸极小的比例试样，由于测试夹具的不适用性，在试验机上进行模拟工况腐蚀是不可能完成的，在实际服役条件下进行试验难度更大。研究者只能在纵向或者长横向截取相应试样进行测试，板材高向的性能数据有一定的缺失，也缺乏积累，降低了材料性能数据的完整性，不能更准确地指导材料性能改进。

金属板材在纵向、长横向和短横向的晶粒结构有一定的差别，表现在宏观性能上即存在各向异性，在对短横向试样进行加载时，采用螺纹连接圆棒状试样显得较为简单，然而，圆棒试样并不能更精确的显示试样在纵向和长横向在相同环境下的细微差别。若采用板状试样，板状试样平行段的长宽不一致，平行段的“大表面”则能代表纵向或者长横向，可以考察二者在加载过程中表现的细微差别。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于对金属板材短横向的腐蚀试验加载装置以及试验方法，解决由于金属板材厚度限制，板材短横向往往无法加工标准拉伸试样，在试验机上无法加载以及在实验室进行模拟工况试验通常达不到理想的服役条件等问题。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：用于对金属板材短横向的腐蚀试验加载装置，包括板材试样，板材试样一体结构，其由中间段的试样工作段和试样工作段两端的试样夹持段A、试样夹持段B组成，还包括加载框架、上插销、下插销、旋转螺母与弹簧，加载框架为正框型结构，在加载框架的上部开设有立方体孔，在加载框架的下部开设有通孔，通孔与立方体孔处于一条直线上，所述的上插销的一端为上插销加载段，其另一端为螺纹段，上插销加载段的形状与立方体孔相匹配，上插销加载段通过立方体孔伸入加载框架内，伸入加载框架内的上插销加载段上开设有用于卡设试样夹持段A的卡槽A，螺纹段位于加载框架的外部，在螺纹段的端头处安装有旋转螺母，在旋转螺母与加载框架之间的螺纹段上从上至下依次套设有垫片A、弹簧、垫片B，垫片A的直径大于弹簧的直径，垫片B的直径大于立方体孔的孔径，所述的下插销的一端的形状与通孔相匹配，下插销的另一端的直径大于通孔，下插销的与通孔相匹配的一端通过通孔伸入加载框架内，伸入加载框架内下插销上开设有用于卡设试样夹持段B的卡槽B。

本发明所述的试样夹持段A、试样夹持端B与试样工作段的过渡为平滑过渡。

本发明所述的试样夹持段A的厚度和试样夹持段B的厚度与宽度大于试样工作段的厚度与宽度。

用于对金属板材短横向的腐蚀试验加载装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一、制作加载装置

设置框形加载框架，在加载框架的上部开设有立方体孔，在加载框架的下部开设有通孔，上插销加载段通过立方体孔伸入加载框架内，伸入加载框架内的上插销加载段上开设有与试样夹持段A相匹配的卡槽A，位于加载框架的外部的螺纹段的端头处安装有旋转螺母，在旋转螺母与加载框架之间的螺纹段上从上至下依次套上垫片A、弹簧、垫片B，下插销的一端的形状与通孔相匹配，并通过通孔伸入加载框架内，插销的另一端的直径大于通孔，伸入加载框架内下插销上开设与试样夹持段B相匹配的卡槽B；

步骤二、预加载

根据板材试样工作段尺寸和所受应力，计算达到所需加载力的弹簧变形量，将板材试样的试样夹持段A安装在卡槽A、试样夹持段B安装在卡槽B内，轻微扭动旋转螺母，改变弹簧变形量，使板材试样的中心与上销轴的中心线、下销轴的中心线处于一条直线上；

步骤三、加载与试验