[发明专利]一种慢拉伸应力腐蚀试验用的夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种慢拉伸应力腐蚀试验用的夹具。

背景技术

核电工程中材料的失效往往会引发核电站的安全运行，可能造成十分严重的后果，甚至影响民众和环境的安全，危及国民经济的可持续发展。如核电高压加热器、低压加热器在实际服役过程中不但受到高温、高压水蒸气的氧化，同时承受各种应力的作用，包括几何约束力、温度变化和温度梯度引起的热应力等。在服役过程中不仅会受机械应力损伤和高温腐蚀环境的化学损伤，通常应力的作用会使合金部件的实际使用寿命低于理论预测寿命，因此在评价高温部件实用寿命时必须考虑应力和腐蚀环境交互作用。

现有的检测设备在对试样进行慢拉伸应力腐蚀测试时夹具均为不锈钢（通常为316L）或哈氏合金夹具，夹具表面未经任何处理，测试的片状试样和夹具直接接触。通常，夹具的金属材料种类和测试试样材料成分不同，在水和水溶液环境中进行拉伸时会造成电偶腐蚀。当不同金属电接触构成电偶腐蚀电池后，电位低（或负）的金属成为电偶腐蚀电池的阳极，其腐蚀速率较电连接前大大提高，有时会增加数十倍。而电位高的金属成为电偶腐蚀电池的阴极，其腐蚀速率大大降低，甚至不再发生腐蚀。无论纯净水还是含有金属或非金属离子的水溶液在高温高压下都是一种腐蚀电解质，尤其在高温、高压下水离解常数更大，因此异种金属在高温、高压水中直接接触将产生电偶腐蚀，由此可见，由于这种电化学作用，在高温、高压水环境下夹具和金属试样由于材料不同造成的电偶腐蚀可能对样品的应力腐蚀断裂行为造成明显的影响，从而影响实验结果的准确性。目前采用的测试方法中均未采取有效措施防止这类拉伸设备拉伸过程中和样品产生电偶腐蚀。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种慢拉伸应力腐蚀试验用的夹具,可以有效的防止电偶腐蚀。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种慢拉伸应力腐蚀试验用的夹具，包括圆柱状的夹具本体，所述夹具本体后端设置有外螺纹，前端开有用于夹持片状试样的凹槽；夹具本体沿径向开有贯穿凹槽的通孔，还包括与通孔配合用于固定片状试样的销钉；所述凹槽内壁和销钉外表面喷涂有陶瓷涂层，所述的陶瓷涂层的成分包括三氧化二铝、二氧化钛、氧化钇。

作为一种优选，所述陶瓷涂层按质量含量比例为三氧化二铝90%-95%、二氧化钛3%-8%、氧化钇1-2%。

作为另一种优选，所述的三氧化二铝组成为球状粒径为10-40纳米粉末10-25%，球状粒径为50-100微米粉末75%-90%。

作为另一种优选，所述的二氧化钛和氧化钇的颗粒粒径均为20-100纳米。

所述粒径的球状纳米粒子不但能降低陶瓷粉末的熔点，三氧化二铝和二氧化钛能更好接触并反应生成新相。同时所述的粉末在所选择的喷涂条件下软化的陶瓷颗粒有合适的表面自由能，形成的陶瓷涂层具有更好的力学性能和电绝缘性能。

作为一种改进，所述的陶瓷涂层下还喷涂有粘结层，所述的粘结层包括铬、镍、铝、二氧化钛。使得陶瓷涂层在夹具本体上的附着力更好。

作为上述改进的一种优选，所述的镍铬粘结层按质量含量比例为铬14%-22%，二氧化钛3%-8%，镍60%-76%,铝6%-10%。

作为上述改进的另一种优选，所述二氧化钛的球状粒径为10-30纳米。该尺寸球状纳米二氧化钛在施工工艺条件下可以均匀分布在涂层中，且具有合适的熔点在喷涂时与金属组分匹配，从而获得金属/陶瓷复合涂层，可作为陶瓷涂层的粘结层。

作为另一种优选，所述的陶瓷涂层厚度为100-400微米；所述的镍铬粘结层厚度为20-100微米。

作为另一种改进，所述夹具本体后端设置的外螺纹与棒状试样夹具的内螺纹配合连接。慢拉伸应力腐蚀试验设备对片状样品和棒状样品的分别设计了不同夹具，棒状和片状样品交替测试时均需从主拉伸杆上更换对应的夹具，当测试片状样品时必须将棒状样品夹具从主拉伸杆卸下后安装片状样品夹具方能进行测试。因此在棒状样品和片状样品测试时夹具均需在主拉伸杆上调试，这样对主拉伸杆螺纹有损伤，长期频繁操作可能对其拉伸精度产生影响，且更换价格也较昂贵。通过将夹具本体后端的外螺纹直接装配在棒状样品夹具上，使得棒状样品和片状样品装配均不需要夹具从主拉伸杆上取卸下，既保护了主拉伸杆，又保证了长期测试过程中的测量精度。

本发明的有益之处在于：