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一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及液態(tài)金屬高溫腐蝕領(lǐng)域，具體為一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置。該裝置有氣路與密封系統(tǒng)、溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)和升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，氣路與密封系統(tǒng)主要包括真空泵、電阻式真空計(jì)、混氣裝置、氣體流量控制器；溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)主要包括加熱元件、測(cè)溫元件、人工智能溫控儀、耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔、實(shí)驗(yàn)腔上封蓋、玻璃內(nèi)襯；升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括步進(jìn)電機(jī)、升降滑臺(tái)、滾珠螺桿、限位器、旋轉(zhuǎn)桿、試樣架。該裝置通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封方式，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)環(huán)境氣氛可控，通過(guò)智能控溫實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)溫度精確可控，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)攪拌桿旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)試樣和腐蝕介質(zhì)（液態(tài)金屬）的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在簡(jiǎn)單的設(shè)備組成條件下實(shí)現(xiàn)高溫動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】—種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液態(tài)金屬高溫腐蝕領(lǐng)域，具體為一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置。在高溫可控氣氛下采用旋轉(zhuǎn)的方式使結(jié)構(gòu)材料與液態(tài)金屬相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)材料在動(dòng)態(tài)液態(tài)金屬中的腐蝕測(cè)試，從而為研究材料與液態(tài)金屬的動(dòng)態(tài)相容性提供了可能性，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)管道式動(dòng)態(tài)腐蝕裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液態(tài)金屬通常具有比水更高的密度和熱容，因此當(dāng)使用液態(tài)金屬作為傳熱介質(zhì)時(shí)，熱傳導(dǎo)效率更高，同時(shí)由于其沸點(diǎn)高，可以在更高的溫度使用而不用擔(dān)心蒸汽壓過(guò)高引起的安全問題。所以，近年來(lái)使用液態(tài)金屬作為傳熱介質(zhì)或冷卻劑成為研究熱點(diǎn)。
[0003]但高溫下的液態(tài)金屬通常具有比水或水蒸氣更高的腐蝕能力，容易造成傳熱介質(zhì)對(duì)容器結(jié)構(gòu)材料或其它結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，因此研究結(jié)構(gòu)材料與液態(tài)金屬的相容性對(duì)于工程應(yīng)用和科學(xué)研究都具有重要的意義。作為傳熱介質(zhì)或冷卻劑，液態(tài)金屬通常在一定的容器或管道內(nèi)流動(dòng)。因此，除了普通意義上的腐蝕之外，還會(huì)對(duì)相關(guān)材料造成沖蝕。所以，研究高溫下流動(dòng)液態(tài)金屬對(duì)結(jié)構(gòu)材料造成的腐蝕或沖蝕是一種更為直接、更為貼近真實(shí)服役狀況的測(cè)試手段。
[0004]目前，通常采用的流動(dòng)液態(tài)金屬腐蝕測(cè)試裝置為管道式裝置，即熱對(duì)流或外力驅(qū)動(dòng)(通過(guò)機(jī)械泵或電磁泵驅(qū)動(dòng))使液態(tài)金屬在固定管道內(nèi)流動(dòng)，將測(cè)試樣品放在管道內(nèi)研究其和液態(tài)金屬的相容性。但使用熱對(duì)流驅(qū)動(dòng)的管道式裝置中液態(tài)金屬的流速較低，難以達(dá)到真實(shí)服役狀況下的流速，從而造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而使用機(jī)械泵或電磁泵驅(qū)動(dòng)的管道式裝置，一方面裝置復(fù)雜、投資較大，另一方面液態(tài)金屬也會(huì)造成機(jī)械泵和電磁泵的腐蝕和磨蝕，既損害泵也會(huì)造成液態(tài)金屬的污染。同時(shí)，管道式裝置由于管道直徑的限制，通常能放入的樣品數(shù)量有限。所以，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的、流動(dòng)速度可調(diào)的動(dòng)態(tài)金屬腐蝕測(cè)試裝置顯得十分必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中裝置復(fù)雜、液態(tài)金屬易受污染、裝入樣品數(shù)量受限等問題。針對(duì)液態(tài)金屬動(dòng)態(tài)腐蝕測(cè)試需求，提供一種簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)的裝置。使用該裝置可方便調(diào)整試驗(yàn)溫度、試樣和液態(tài)金屬的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、實(shí)驗(yàn)氣氛等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料與液態(tài)金屬相容性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方便、可靠采集與分析。結(jié)合所實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，提出一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的使用方法。
[0006]本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，該裝置包括氣路與密封系統(tǒng)、溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)和升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0008]氣路與密封系統(tǒng)包括:真空泵、電阻式真空計(jì)、混氣裝置、氣體流量計(jì)、單向安全閥、氣瓶，真空泵通過(guò)波紋管與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋連接，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔抽真空；電阻式真空計(jì)連接在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上，測(cè)量和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)腔氣體壓力；混氣裝置的進(jìn)氣端通過(guò)氣體流量計(jì)連接氣瓶，混氣裝置的出氣端通過(guò)電磁閥連接實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，單向安全閥安裝在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上；
[0009]溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)包括:加熱元件、測(cè)溫元件、人工智能溫控儀、耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔、實(shí)驗(yàn)腔上封蓋、玻璃內(nèi)襯，加熱元件設(shè)置于實(shí)驗(yàn)腔的外側(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔進(jìn)行加熱；人工智能溫控儀分別與加熱元件和測(cè)溫元件連接，測(cè)溫元件的一端伸至實(shí)驗(yàn)腔中，通過(guò)測(cè)溫元件測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔溫度，通過(guò)人工智能溫控儀實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的設(shè)定和控制；玻璃內(nèi)襯放入耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔中，使液態(tài)金屬與實(shí)驗(yàn)腔隔離；實(shí)驗(yàn)腔頂部安裝實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，實(shí)驗(yàn)腔上封蓋通過(guò)擠壓密封方式與實(shí)驗(yàn)腔結(jié)合；實(shí)驗(yàn)腔上封蓋為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通過(guò)循環(huán)水冷卻；旋轉(zhuǎn)桿透過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的中心孔伸至實(shí)驗(yàn)腔中，旋轉(zhuǎn)桿伸至實(shí)驗(yàn)腔中的一端連接試樣架；旋轉(zhuǎn)桿和上封蓋中心孔之間通過(guò)擠壓方式實(shí)現(xiàn)密封；
[0010]升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括:升降電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、升降滑臺(tái)、滾珠螺桿、限位器、旋轉(zhuǎn)桿、試樣架，升降滑臺(tái)為立面和水平面形成的L型升降滑臺(tái)，L型升降滑臺(tái)的立面與滾珠螺桿螺紋連接，升降電機(jī)與滾珠螺桿相連，帶動(dòng)L型升降滑臺(tái)上下滑動(dòng)；滾珠螺桿的上部和下部分別安裝有限位器，升降滑臺(tái)的上下移動(dòng)通過(guò)限位器限定；旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在L型升降滑臺(tái)的水平面上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的下部連接旋轉(zhuǎn)桿的一端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿另一端的試樣架在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)桿與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中部的孔保持同軸，兩者之間通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封。
[0011]所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的外部設(shè)置人工智能溫控儀，與人工智能溫控儀連接的測(cè)溫元件一端伸至實(shí)驗(yàn)腔中。
[0012]所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置安放在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋與實(shí)驗(yàn)腔連接處，以及旋轉(zhuǎn)桿與上封蓋中心孔連接處，分別實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封。
[0013]所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)試樣架旋轉(zhuǎn)，造成試樣和液態(tài)金屬之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)；從而，通過(guò)調(diào)整旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和試樣在試樣架上的位置，進(jìn)一步調(diào)整試樣和液態(tài)金屬的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率。
[0014]所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部有高純石英制作的玻璃內(nèi)襯，用來(lái)避免液態(tài)金屬與實(shí)驗(yàn)腔之間的接觸，減少因?qū)嶒?yàn)腔腐蝕對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾；玻璃內(nèi)襯與實(shí)驗(yàn)腔之間使用剛玉粉填實(shí)結(jié)構(gòu)，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃內(nèi)襯的晃動(dòng)。
[0015]所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，旋轉(zhuǎn)桿通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋的中心孔插入實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部，并連接試樣架，旋轉(zhuǎn)桿與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封。
[0016]本實(shí)用新型的腐蝕測(cè)試裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特之處:
[0017]1、本實(shí)用新型通過(guò)旋轉(zhuǎn)測(cè)試樣品，實(shí)現(xiàn)測(cè)試樣品和液態(tài)金屬之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而避免了使用現(xiàn)有技術(shù)引起的裝置復(fù)雜、液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)裝置腐蝕嚴(yán)重、樣品裝載量少等缺點(diǎn)；同時(shí)，本實(shí)用新型可以通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)試樣架旋轉(zhuǎn)速度或更改樣品在試樣架上的位置，實(shí)現(xiàn)樣品和液態(tài)金屬之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率變化。
[0018]2、本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)腐蝕測(cè)試裝置操作簡(jiǎn)單、方便、安全，在實(shí)驗(yàn)開始前使用升降電機(jī)將樣品提升在反應(yīng)容器上方，而后通過(guò)加熱融化腐蝕介質(zhì)(塊狀金屬)，融化完畢后，再通過(guò)升降電機(jī)將試樣浸入液態(tài)金屬腐蝕介質(zhì)中，并開始旋轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，使用升降電機(jī)將樣品提出液態(tài)金屬，整個(gè)操作過(guò)程中避免了操作者和液體金屬的直接接觸，確保操作者安全。
[0019]3、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)腐蝕測(cè)試裝置的樣品裝載量大，可以同時(shí)對(duì)多種樣品測(cè)試，提聞了實(shí)驗(yàn)效率。
[0020]綜上所述，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)腐蝕測(cè)試裝置通過(guò)氣體流量計(jì)與混氣裝置的配合使用，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)環(huán)境氣氛可控；通過(guò)智能控溫，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)溫度精確可控；通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)攪拌桿旋轉(zhuǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)試樣和腐蝕介質(zhì)(液態(tài)金屬)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；從而，在簡(jiǎn)單的設(shè)備組成條件下實(shí)現(xiàn)高溫動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn)，對(duì)研究材料與某些液態(tài)金屬在動(dòng)態(tài)條件下的相容性具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置——?dú)饴放c密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置——溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置——升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為裝入試樣后，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置剖面圖。
[0026]圖中，1-真空泵；2_真空計(jì)；3_混氣裝置；4_氣體流量計(jì)；5_擠壓密封裝置；6-單向安全閥；7_實(shí)驗(yàn)腔上封蓋；8_實(shí)驗(yàn)腔；9-氣瓶；10_旋轉(zhuǎn)桿；11_加熱元件；12_測(cè)溫元件；13-人工智能溫控儀；14_玻璃內(nèi)襯；15_升降電機(jī)；16_旋轉(zhuǎn)電機(jī)；17_升降滑臺(tái)；18_滾珠螺桿；19_限位器；20_試樣架；21_卡扣；A-氣路與密封系統(tǒng)；B-溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)；C-升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1-圖5所示，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，包括氣路與密封系統(tǒng)A、溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)B和升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)C，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0028]如圖1、圖2所示，氣路與密封系統(tǒng)包括:真空泵1、電阻式真空計(jì)2、混氣裝置3、氣體流量計(jì)4、單向安全閥6、氣瓶9等部分，真空泵I通過(guò)波紋管與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7連接，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔8抽真空；電阻式真空計(jì)2連接在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7上，測(cè)量和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)腔氣體壓力；混氣裝置3的進(jìn)氣端通過(guò)氣體流量計(jì)4連接氣瓶9，混氣裝置3的出氣端通過(guò)電磁閥連接實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7 ;單向安全閥6連接實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7。
[0029]如圖2、圖3、圖5所示,溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)包括:加熱元件11、測(cè)溫元件12、人工智能溫控儀13、耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔8、實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7、玻璃內(nèi)襯14等部分，加熱元件11設(shè)置于實(shí)驗(yàn)腔8的外側(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔8進(jìn)行加熱；人工智能溫控儀13分別與加熱元件11和測(cè)溫元件12連接，測(cè)溫元件12的一端伸至實(shí)驗(yàn)腔8中，通過(guò)測(cè)溫元件12測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔8溫度，通過(guò)人工智能溫控儀13實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的設(shè)定和控制；玻璃內(nèi)襯14放入耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔8中，將液態(tài)金屬與實(shí)驗(yàn)腔8隔離；實(shí)驗(yàn)腔8頂部安裝實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7，實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7通過(guò)擠壓密封方式與實(shí)驗(yàn)腔8結(jié)合；實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通過(guò)循環(huán)水冷卻；旋轉(zhuǎn)桿10通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7上的中心孔伸至實(shí)驗(yàn)腔8中，旋轉(zhuǎn)桿10的一端裝有試樣架20，該端伸至實(shí)驗(yàn)腔8中。金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置5安放在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7與實(shí)驗(yàn)腔8連接處，以及旋轉(zhuǎn)桿10與上封蓋7連接處，分別實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封。
[0030]本實(shí)用新型中，金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置相當(dāng)于威爾遜密封裝置，使用高溫彈簧將在高溫橡膠圈擠壓在銅制金屬框上，實(shí)現(xiàn)擠壓式密封。
[0031]如圖3-圖5所示，升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括:升降電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)電機(jī)16、升降滑臺(tái)17、滾珠螺桿18、限位器19、旋轉(zhuǎn)桿10、試樣架20等部分，升降滑臺(tái)17為立面和水平面形成的L型升降滑臺(tái)，L型升降滑臺(tái)17的立面與滾珠螺桿18螺紋連接，升降電機(jī)15與滾珠螺桿18相連，帶動(dòng)L型升降滑臺(tái)17上下滑動(dòng)；滾珠螺桿18的上部和下部分別安裝有限位器19，升降滑臺(tái)17的上下移動(dòng)通過(guò)限位器19限定；旋轉(zhuǎn)電機(jī)16安裝在L型升降滑臺(tái)17的水平面上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)16的下部連接旋轉(zhuǎn)桿10的一端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)16通過(guò)旋轉(zhuǎn)桿10帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿10另一端的試樣架20在實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)桿10與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7中部的孔保持同軸，兩者之間通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置5實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封。另外，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的外部設(shè)置人工智能溫控儀13，實(shí)驗(yàn)腔8與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7之間可以使用卡扣21卡緊。
[0032]本實(shí)用新型中，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)16帶動(dòng)試樣架20旋轉(zhuǎn)，造成試樣和液態(tài)金屬之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)。從而，可通過(guò)調(diào)整旋轉(zhuǎn)電機(jī)16的轉(zhuǎn)速和試樣在試樣架20上的位置，進(jìn)一步調(diào)整試樣和液態(tài)金屬的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率。
[0033]本實(shí)用新型中，實(shí)驗(yàn)腔8材質(zhì)為耐熱鋼，實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)部有高純石英(純度^ 99.9wt%)制作的玻璃內(nèi)襯14，用來(lái)隔離液態(tài)金屬與實(shí)驗(yàn)腔8之間的接觸，減少因?qū)嶒?yàn)腔腐蝕對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。玻璃內(nèi)襯14與實(shí)驗(yàn)腔8之間使用剛玉粉填實(shí)，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃內(nèi)襯的晃動(dòng)。
[0034]本實(shí)用新型中，旋轉(zhuǎn)桿10通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7的中心孔插入實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)部，并連接試樣架20，旋轉(zhuǎn)桿10與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7中心孔的密封通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封。其中，旋轉(zhuǎn)桿10軸線與實(shí)驗(yàn)腔8中心孔軸線重合，試樣在試樣架20上對(duì)稱放置，以保證旋轉(zhuǎn)過(guò)程中密封效果。
[0035]如圖1-5所示，本實(shí)用新型提供的 旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的使用方法，實(shí)驗(yàn)開始前，使用氣路與密封系統(tǒng)A中的真空泵I將密封的實(shí)驗(yàn)腔8抽至設(shè)定真空度以下，然后再使用溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)B將實(shí)驗(yàn)腔8加熱至設(shè)定溫度；而后向?qū)嶒?yàn)腔8內(nèi)通入設(shè)定的混合氣體，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持腔內(nèi)氣氛穩(wěn)定；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)旋轉(zhuǎn)桿10帶動(dòng)試樣架20轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)試樣和液態(tài)金屬之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用升降電機(jī)15提升或下降試樣架20，具體步驟如下:
[0036]I)將玻璃內(nèi)襯14放入實(shí)驗(yàn)腔8，并使用剛玉粉將玻璃內(nèi)襯14與實(shí)驗(yàn)腔8之間的空隙填實(shí)，并將適量的塊狀金屬(腐蝕介質(zhì))裝入玻璃內(nèi)襯14中；
[0037]2)在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7中心孔內(nèi)放入擠壓密封用的金屬框和高溫橡膠圈，將旋轉(zhuǎn)桿10穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7中心孔；
[0038]3)將試樣架20與穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7的旋轉(zhuǎn)桿10相連，同時(shí)在試樣架20上裝卡好試樣，使用升降電機(jī)15，將試樣架20提升至高出玻璃內(nèi)襯14位置。
[0039]4)蓋上實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7，使用鎖緊卡扣21鎖死實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7，使用真空泵I將實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)部氣壓抽至設(shè)定值(真空度通過(guò)電子真空計(jì)2顯示)。
[0040]5)使用溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行加熱和溫控，加熱實(shí)驗(yàn)腔8，將塊狀金屬熔化成液體，同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)溫度按照設(shè)定程序運(yùn)行，在此過(guò)程中保持實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)真空度。[0041]6)在實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)液態(tài)金屬融化完畢且狀態(tài)穩(wěn)定后，使用混氣裝置3向?qū)嶒?yàn)腔8內(nèi)注入設(shè)計(jì)的混合氣體，氣體流量通過(guò)氣體流量計(jì)4控制。
[0042]7)實(shí)驗(yàn)腔8內(nèi)氣體壓力和組成穩(wěn)定后，使用升降電機(jī)15將試樣架20下調(diào)，浸入液態(tài)金屬中，同時(shí)開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)16，使用調(diào)速裝置調(diào)整其旋轉(zhuǎn)速度至設(shè)計(jì)值，開始動(dòng)態(tài)液態(tài)金屬腐蝕試驗(yàn)。
[0043]8)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，首先停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)16，使用升降電機(jī)15將試樣架20提升至脫離液態(tài)金屬液面，然后停止加熱，加大氣體流量，使實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)壓力達(dá)到I標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
[0044]9)等試樣冷卻至室溫后，打開實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7上的鎖緊卡扣21，再次使用升降電機(jī)15將試樣架20與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋7同時(shí)提升至高出實(shí)驗(yàn)腔8位置，取出試樣。
[0045]本實(shí)用新型中，試樣可以為各種牌號(hào)的不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、普碳鋼、磨具鋼以及熔點(diǎn)在600°C以上的有色金屬等。
[0046]實(shí)施例一:
[0047]使用實(shí)用新型中提到的裝置進(jìn)行馬氏體耐熱鋼P(yáng)91在550°C動(dòng)態(tài)鉛鉍(Pb-Bi)共晶合金中的腐蝕行為測(cè)試，按如下步驟進(jìn)行:
[0048]I)將玻璃內(nèi)襯放入實(shí)驗(yàn)腔，并使用剛玉粉將玻璃內(nèi)襯與實(shí)驗(yàn)腔之間的空隙填實(shí)，并將大約20kg的Pb-Bi共晶合金裝入玻璃內(nèi)襯中；
[0049]2)在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔內(nèi)放入擠壓密封金屬框和高溫橡膠圈，將旋轉(zhuǎn)桿穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔；
[0050]3)將試樣架與穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋的旋轉(zhuǎn)桿相連，同時(shí)將Φ5Χ IOmm的圓棒狀P91試樣裝卡在試樣架上，使用升降電機(jī)，將試樣架和試樣提升至高出玻璃內(nèi)襯高度。
[0051]4)蓋上實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，使用鎖緊卡扣鎖死實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，使用真空泵將實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部氣壓抽至IOPa以下。
[0052]5)使用溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行加熱和溫控，以50°C /h的加熱速率將實(shí)驗(yàn)腔加熱至550°C，保溫。
[0053]6)在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)塊狀Pb-Bi共晶合金熔化成液態(tài)金屬并穩(wěn)定后，使用混氣裝置按95%高純氬氣+5%氧氣的混合比例(體積)，向?qū)嶒?yàn)腔內(nèi)注入混合氣體,氣體流量計(jì)控制氣體流量為5L/min，使腔內(nèi)氣體壓力為I標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，多余氣體通過(guò)連接在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的單向減壓閥排除。
[0054]7)實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)氣體壓力和組成穩(wěn)定后，使用升降電機(jī)將試樣架下調(diào)，浸入液態(tài)金屬中，同時(shí)開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用調(diào)速裝置調(diào)整旋轉(zhuǎn)至90r/min (轉(zhuǎn)/分鐘)，開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)液態(tài)金屬腐蝕試驗(yàn)。
[0055]8) 2000小時(shí)后，試驗(yàn)結(jié)束。首先停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用升降電機(jī)將試樣架提升至脫離液態(tài)金屬液面，然后停止加熱，加大氣體流量至10L/min，排除腔內(nèi)熱空氣。
[0056]9)10小時(shí)后，試樣溫度降至室溫，打開實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的鎖緊卡扣，使用提升電機(jī)將試樣架和上封蓋提升至高于實(shí)驗(yàn)腔高度，帶手套取出試樣。經(jīng)清洗后，進(jìn)行腐蝕層結(jié)構(gòu)和成分分布研究。
[0057]實(shí)施例二:
[0058]使用實(shí)用新型中提到的裝置進(jìn)行馬氏體耐熱鋼P(yáng)91在600°C動(dòng)態(tài)鉛(Pb)合金中的腐蝕行為測(cè)試，按如下步驟進(jìn)行:[0059]I)將玻璃內(nèi)襯放入實(shí)驗(yàn)腔，并使用剛玉粉將玻璃內(nèi)襯與實(shí)驗(yàn)腔之間的空隙填實(shí)，并將大約25kg的Pb合金裝入玻璃內(nèi)襯中；
[0060]2)在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔內(nèi)放入擠壓密封金屬框和高溫橡膠圈，將旋轉(zhuǎn)桿穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔；
[0061]3)將試樣架與穿過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋的旋轉(zhuǎn)桿相連，同時(shí)將40mmX20mmX5mm的片狀P91試樣裝卡在試樣架上，使用升降電機(jī)，將試樣架和試樣提升至高出玻璃內(nèi)襯高度。
[0062]4)蓋上實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，使用鎖緊卡扣鎖死實(shí)驗(yàn)腔上封蓋。使用真空泵將實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部氣壓抽至IOPa以下。
[0063]5)使用溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行加熱和溫控，以100°C /h的加熱速率將實(shí)驗(yàn)腔加熱至600°C，保溫。
[0064]6)在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)塊狀Pb合金熔化成液態(tài)金屬并穩(wěn)定后，使用混氣裝置按92%高純氬氣+2%氫氣+6%水蒸氣的混合比例(體積)，向?qū)嶒?yàn)腔內(nèi)注入混合氣體,氣體流量計(jì)控制氣體流量為5L/min，使腔內(nèi)氣體壓力為I標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，多余氣體通過(guò)連接在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的單向減壓閥排除。
[0065]7)實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)氣體壓力和組成穩(wěn)定后，使用升降電機(jī)將試樣架下調(diào)，浸入液態(tài)金屬中，同時(shí)開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用調(diào)速裝置調(diào)整旋轉(zhuǎn)至60r/min，開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)液態(tài)金屬腐蝕試驗(yàn)。
[0066]8) 2000小時(shí)后，試驗(yàn)需要更換試樣。首先停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用升降電機(jī)將試樣架提升至脫離液態(tài)金屬液面，然后停止加熱，加大氣體流量至10L/min，排除腔內(nèi)熱空氣。
[0067]9)打開實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的鎖緊卡扣，使用提升電機(jī)將試樣架和上封蓋提升至高于實(shí)驗(yàn)腔高度，帶手套取出試樣。同時(shí)，將新試樣裝卡在試樣架上。
[0068]10)重復(fù)步驟7),穩(wěn)定后,將氣體流量降至5L/min,繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。
[0069]11)5000小時(shí)后，試驗(yàn)結(jié)束。首先停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用升降電機(jī)將試樣架提升至脫離液態(tài)金屬液面，然后停止加熱，加大氣體流量至10L/min，排除腔內(nèi)熱空氣。
[0070]12) 12小時(shí)后，試樣溫度降至室溫，打開實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的鎖緊卡扣，使用提升電機(jī)將試樣架和上封蓋提升至高于實(shí)驗(yàn)腔高度，帶手套取出試樣。經(jīng)清洗后，進(jìn)行腐蝕層結(jié)構(gòu)和成分分布研究。
[0071]實(shí)施例結(jié)果表明，使用本實(shí)用新型裝置可簡(jiǎn)單有效地完成動(dòng)態(tài)液態(tài)金屬腐蝕實(shí)驗(yàn)，試樣和液態(tài)金屬之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度可調(diào)、實(shí)驗(yàn)溫度可調(diào)、實(shí)驗(yàn)氣氛可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)多種腐蝕條件和環(huán)境下的結(jié)構(gòu)材料與液態(tài)金屬相容性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，使用該實(shí)驗(yàn)裝置也可方便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中間試樣的更換。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，其特征在于，該裝置包括氣路與密封系統(tǒng)、溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)和升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下: 氣路與密封系統(tǒng)包括:真空泵、電阻式真空計(jì)、混氣裝置、氣體流量計(jì)、單向安全閥、氣瓶，真空泵通過(guò)波紋管與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋連接，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔抽真空；電阻式真空計(jì)連接在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上，測(cè)量和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)腔氣體壓力；混氣裝置的進(jìn)氣端通過(guò)氣體流量計(jì)連接氣瓶，混氣裝置的出氣端通過(guò)電磁閥連接實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，單向安全閥安裝在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上； 溫控與反應(yīng)器系統(tǒng)包括:加熱元件、測(cè)溫元件、人工智能溫控儀、耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔、實(shí)驗(yàn)腔上封蓋、玻璃內(nèi)襯，加熱元件設(shè)置于實(shí)驗(yàn)腔的外側(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔進(jìn)行加熱；人工智能溫控儀分別與加熱元件和測(cè)溫元件連接，測(cè)溫元件的一端伸至實(shí)驗(yàn)腔中，通過(guò)測(cè)溫元件測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔溫度，通過(guò)人工智能溫控儀實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的設(shè)定和控制；玻璃內(nèi)襯放入耐熱鋼實(shí)驗(yàn)腔中，使液態(tài)金屬與實(shí)驗(yàn)腔隔離；實(shí)驗(yàn)腔頂部安裝實(shí)驗(yàn)腔上封蓋，實(shí)驗(yàn)腔上封蓋通過(guò)擠壓密封方式與實(shí)驗(yàn)腔結(jié)合；實(shí)驗(yàn)腔上封蓋為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通過(guò)循環(huán)水冷卻；旋轉(zhuǎn)桿透過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋上的中心孔伸至實(shí)驗(yàn)腔中，旋轉(zhuǎn)桿伸至實(shí)驗(yàn)腔中的一端連接試樣架；旋轉(zhuǎn)桿和上封蓋中心孔之間通過(guò)擠壓方式實(shí)現(xiàn)密封； 升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括:升降電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、升降滑臺(tái)、滾珠螺桿、限位器、旋轉(zhuǎn)桿、試樣架，升降滑臺(tái)為立面和水平面形成的L型升降滑臺(tái)，L型升降滑臺(tái)的立面與滾珠螺桿螺紋連接，升降電機(jī)與滾珠螺桿相連，帶動(dòng)L型升降滑臺(tái)上下滑動(dòng)；滾珠螺桿的上部和下部分別安裝有限位器，升降滑臺(tái)的上下移動(dòng)通過(guò)限位器限定；旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在L型升降滑臺(tái)的水平面上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的下部連接旋轉(zhuǎn)桿的一端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿另一端的試樣架在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)桿與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中部的孔保持同軸，兩者之間通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封。
2.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置的外部設(shè)置人工智能溫控儀，與人工智能溫控儀連接的測(cè)溫元件一端伸至實(shí)驗(yàn)腔中。
3.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，其特征在于，金屬與高溫橡膠圈擠壓密封裝置安放在實(shí)驗(yàn)腔上封蓋與實(shí)驗(yàn)腔連接處，以及旋轉(zhuǎn)桿與上封蓋中心孔連接處，分別實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封。
4.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，其特征在于，實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部有高純石英制作的玻璃內(nèi)襯，玻璃內(nèi)襯與實(shí)驗(yàn)腔之間使用剛玉粉填實(shí)結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)金屬腐蝕裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)桿通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔上封蓋的中心孔插入實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)部，并連接試樣架，旋轉(zhuǎn)桿與實(shí)驗(yàn)腔上封蓋中心孔通過(guò)金屬與高溫橡膠圈擠壓密封。
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK203405397SQ201320560393
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】王培 , 葉中飛, 董紅, 李殿中, 李依依 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所