[实用新型]恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置

说明书

本实用新型公开了一种恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，包括应力环、腐蚀实验容器、夹具、金属试件、工业相机、电化学工作站、辅助电极和参比电极，腐蚀实验容器内盛装有腐蚀实验介质，所述夹具安装于应力环内，所述腐蚀实验容器包括盖板和底板，以及压紧并固定于盖板和底板之间的筒体，所述筒体为方形有机玻璃筒体，所述夹具包括上夹具和下夹具，所述盖板上设置有供上夹具穿过的第一通孔，所述底板上设置有供下夹具穿过的第二通孔。本实用新型装置能够实现原位监测应力腐蚀裂纹扩展，在线实时获得应力腐蚀裂纹扩展的多尺度特征，为建立不同损伤范围内应力腐蚀裂纹扩展的本构方程和演化方程，系统深入探讨不同尺度间的关联提供便利。

技术领域

本实用新型属于金属材料恒载荷应力腐蚀裂纹扩展原位监测技术领域，具体涉及一种恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置。

背景技术

应力腐蚀是指金属或合金在特定化学介质和拉应力的共同作用下引起的脆性断裂现象。几乎所有的金属材料都受到它的威胁。对应力腐蚀裂纹扩展动力学进行深入研究是有助于清楚地认识裂纹扩展的动力学机理、影响因素及其发展规律，将对确保材料的安全使用、寿命管理以及将来可能的延寿任务都有非常重要的意义。

应力腐蚀裂纹扩展是在环境-材料-应力条件下的一种多尺度演化的过程，只有从多尺度上构建模型，才能结合微观-介观-宏观尺度清楚的认识裂纹萌生和微裂纹扩展的相关性质和关系。现有的原位应力腐蚀裂纹扩展分析通常都是单独采用电化学方法或SEM等技术进行微观监测，其缺点是分析手法单一，无法系统地从不同的角度认识裂纹扩展的机理。为了更加准确、可靠的分析应力腐蚀裂纹扩展过程，基于现阶段的对于应力腐蚀裂纹扩展监测技术的发展，本实用新型提出了一种多尺度裂纹扩展监测技术并利用软硬件结合将监测信息同步传至计算机以实现在线实时监测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置。该装置联合工业相机和电化学工作站，实现原位监测应力腐蚀裂纹扩展，能够在线实时获得应力腐蚀裂纹扩展的多尺度特征，为建立不同损伤范围内应力腐蚀裂纹扩展的本构方程和演化方程，系统深入探讨不同尺度间的关联提供了便利，为进一步揭示裂纹扩展动力学机理、影响因素及其发展规律，以及基于损失机理的材料寿命预测奠定了坚实的基础。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，其特征在于，包括应力环、腐蚀实验容器、夹具、金属试件、工业相机、电化学工作站、辅助电极和参比电极，所述腐蚀实验容器内盛装有腐蚀实验介质，所述夹具安装于应力环内，所述腐蚀实验容器包括盖板和底板，以及压紧并固定于盖板和底板之间的筒体，所述筒体为方形有机玻璃筒体，所述夹具包括上夹具和下夹具，所述盖板上设置有供上夹具穿过的第一通孔，所述底板上设置有供下夹具穿过的第二通孔，所述金属试件通过上夹具和下夹具夹持并固定于腐蚀实验容器内作为工作电极，所述辅助电极的一端和参比电极的一端均穿过盖板并伸入腐蚀实验容器内，所述电化学工作站分别与辅助电极、参比电极和金属试件电连接。

上述的恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，其特征在于，所述工业相机设置于应力环环形面的正前方。

上述的恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，其特征在于，所述应力环内侧上下部均设置有内螺纹，所述上夹具和下夹具上均设置有与所述内螺纹相配合的外螺纹。

上述的恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，其特征在于，所述上夹具的下部和下夹具的上部均开设有用于卡装金属试件的U形卡槽，所述金属试件的上部通过第一销钉固定卡装于上夹具的U形卡槽上，金属试件的下部通过第二销钉固定卡装于下夹具的U形卡槽上。

上述的恒载荷应力腐蚀裂纹扩展多尺度原位监测装置，其特征在于，所述工业相机为基于CCD芯片的相机，相机正面加光源，镜头为显微放大镜头，工业相机下方设置有可调节支架。