[发明专利]柔性恒载荷电化学充氢实验装置

说明书

本发明提供了一种柔性恒载荷电化学充氢实验装置，包括加载台(1000)和夹持单元(2000)，加载台(1000)对充氢试样(3000)拉伸或压缩加载，夹持单元(2000)设置电解液容器(2200)并将穿过电解液容器(2200)的试样(3000)夹紧。电解液容器(2200)中的电解液完全浸没试样(3000)的充氢部分，将试样(3000)和电解液容器(2200)中的阳极连接到电化学工作站做成回路，通电完成恒定载荷环境下的电化学充氢。本发明解决了恒载荷条件下的电化学充氢实验，且整体结构简单，装配体积小，制造维护成本低，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及材料失效与保护技术领域，具体地，涉及一种柔性恒载荷电化学充氢实验装置。

背景技术

近年来，轻量化技术已经成为乘用车车身制造的重点研究方向之一，因此，大量新材料和新工艺伴随着轻量化技术的逐渐成熟而不断涌现出来。其中，对热成形工艺与所使用的硼钢材料的相关探索发展尤为迅速。

热成形工艺主要是利用高温奥氏体化后的硼钢所具有的良好塑形进行零件的冲压成形，硼钢因其所含的硼元素使钢具有良好的淬透性，所以冲压成形结束后依旧保持奥氏体组织，产品在模具中经过保压淬火后可以得到完全的马氏体组织。由于马氏体组织具有比普通高强钢更高的抗拉强度，可以替代车身上有强度要求的高强钢零件，同时由于热成形零件具有良好的尺寸精度，所以其在新车型车身零件中所占的比例也越来越高。然而，由于热成形过程中环境中的氢会溶解到高温奥氏体组织中，在冷却淬火发生马氏体相变后，由于氢原子在马氏体中的溶解度要明显低于在奥氏体中的溶解度，所以部分氢原子会进入晶格之间的缝隙中形成可扩散氢。由扩散氢所引起的氢脆效应会劣化材料的力学性能。同时这些可扩散氢在受到外加应力的驱动作用下会富集到应力集中区域，而不断增加的氢原子又使该区域的应力不断增加，从而使微裂纹在此处萌生和生长，最终演变成材料的宏观断裂，也就是氢致延迟开裂现象。以往实验表明马氏体钢是一种对氢脆现象十分敏感的材料，少量的氢就可以引起马氏体钢的延迟开裂造成零件的失效，所以对马氏体钢的氢致延迟开裂行为的研究十分必要。材料氢脆敏感性实验是研究氢致延迟开裂的主要手段，此实验主要是在试样中预先进行电化学充氢，然后再进行慢应变拉伸实验，从而通过未充氢试样对比充氢试样延伸率的损失来量化材料氢脆敏感性。零件在实际服役过程中一般都处于外加载荷作用下，所以研究载荷条件下的延迟开裂行为更有意义。而为了考量材料在预加载荷情况下的氢脆敏感性，需要将试样放置在恒定载荷环境中进行电化学充氢。

专利文献CN204177648U提供了一种金属试样的电化学充氢装置，属于不同含氢量的金属样品制备技术领域。该装置包括阴极槽、密封盖、试样夹具、O型橡胶圈、导电金属片、压紧螺母、橡胶塞、出气孔、进气孔、螺栓、螺钉；电解槽(1)上有密封盖(2)，密封盖(2)上有出气孔(9)和进气孔(10)，电解槽(1)一侧有开口，开口外面有一试样夹具(3)，用螺钉(12)紧固在电解槽(1)上，试样夹具(3)上的压紧螺母(7)将金属试样通过O型橡胶圈(4)压在电解槽(1)的开口处，并与溶液接触。在工作时将试样用压紧螺母压在O型橡胶圈上，只有橡胶圈内的试样与溶液接触，通过连接电化学设备可以对此充氢面进行充氢；但该装置无法实现载荷环境的电化学充氢。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柔性恒载荷电化学充氢实验装置，可提供恒定拉伸载荷或者压缩载荷环境的电化学充氢装置，以研究热成形后马氏体组织在预载荷充氢后的氢脆敏感性，从而找到服役环境中热成形零件的氢致延迟开裂的演化规律。

根据本发明提供的一种柔性恒载荷电化学充氢实验装置，包括加载台1000和夹持单元2000；

加载台1000包括加载螺杆1100、上固定板1200、导柱1300、中活动板1400、下固定板1500以及调节座1600；

导柱1300从上到下依次连接上固定板1200、中活动板1400和下固定板1500；

中活动板1400可以沿导柱1300滑动；