[发明专利]一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置及方法

权利要求书

1.一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置，其特征在于：该装置包括试验夹具和连接装置，试验夹具用于进行应力腐蚀萌生试验，连接装置用于试验夹具之间的连接以及试验夹具与拉伸机夹具的连接，其中：

所述试验夹具是由至少一个加载夹具(7)和一个凹形夹具(11)、两个螺栓(9)、四根定位销钉(10)组成；所述连接装置是由两个完全相同的上连接夹具(4)和下连接夹具(14)、四根两两相等的导向杆(5)和(6)、(12)和(13)以及配套锁紧螺母(1)组成。

2.根据权利要求1所述的高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置，其特征在于：所述的加载夹具(7)凸出部位的压头(8)呈凹形圆弧状；定位销钉(10)楔入凹形夹具相应的插孔里，用于样品定位，螺栓(9)从凹形夹具(11)两侧拧入，用于预加载之前的试样固定及位置调节；此外，加载夹具(7)和凹形夹具(11)均开有四个用于穿插导向杆的孔，对角相等，两个孔与导向杆直径相配合，两个孔与导向杆末端螺纹直径相配合。

3.根据权利要求1所述的高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置，其特征在于：连接装置中导向杆两端均为比杆身直径稍小的螺纹，螺纹的长度取决于连接夹具(4)(14)以及加载夹具(7)和凹形夹具(11)的厚度，用于试验夹具和连接夹具的连接，并通过锁紧螺母固定夹具起一定的载荷传递作用。

4.根据权利要求1所述的高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置，其特征在于：本试验装置在导向杆上串联多个试验夹具，可同时测试多个样品，从而大幅度提高试验效率，实现应力腐蚀萌生的高通量评价。

5.一种采用权利要求1所述装置进行高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验的方法，特征在于：其实现步骤如下：

步骤一、实验样品采用线切割制备，切割完成后，将试样进行机械打磨和抛光；随后，用丙酮或酒精对试样进行清洗，试样大小根据所用夹具尺寸确定，对于焊接接头微区应力腐蚀裂纹萌生行为的研究来说，一般为厚度较小的薄片状试样；

步骤二、使用该装置进行应力腐蚀萌生试验时，依据试样几何形状和材料性能结合有限元数值模拟，可获得试样表面应力分布与外加载荷的对应关系，从而精确控制应力腐蚀萌生应力；

步骤三、将销钉楔入相应的孔中，放入试样，然后将凹形夹具两侧的螺栓拧入进行样品的对中固定，将试验夹具用导向杆串连，然后用销钉和连接夹具将试验夹具和拉伸机夹具相连；试验时将夹具整体放入容器中，通过拉伸机进行进行预加载，使压头压在试样表面，拧出凹形夹具两侧的螺栓；根据材料实际的腐蚀环境向容器中加入相应的腐蚀介质；根据材料属性设置加载速率，一般为10^-5s^-1～10^-8s^-1，当实验环境稳定后，开始应力腐蚀试验；当材料所受载荷达到设定值，随后保持载荷或者缓慢卸载；

步骤四、实验完成后，采用扫描电子显微镜对试样表面裂纹的数量、位置、尺寸、取向等信息进行统计观察，将试样沿厚度方向切开，样品进行镶嵌和磨抛后采用扫描电子显微镜对试样截面裂纹的萌生情况进行研究。

6.根据权利要求5所述的一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验方法，其特征在于：使用该装置进行应力腐蚀萌生试验时，采用伺服机以一定的速率拉伸下连接夹具(14)，从而对试样缓慢施加载荷至目标值。

7.根据权利要求5所述的一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验方法，其特征在于：所用试样一般为长、宽、高小于10mm、5mm、1mm的片状试样。