[发明专利]一种应力腐蚀裂纹尖端监测装置

权利要求书

1.一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述原位监测系统采用数字图像相关、声发射、电化学三种技术；所述原位监测系统包括应力腐蚀加载系统、数字图像相关测试系统、电化学测试系统、声发射测试系统；

将应力腐蚀试样（7）作为所述电化学测试系统的工作电极，所述电化学测试系统用于监测应力腐蚀加载过程中应力腐蚀试样（7）裂纹尖端区域溶液环境变化的电化学信号；

所述应力腐蚀加载系统用于对所述应力腐蚀试样（7）在腐蚀环境下进行慢应变速率压载荷试验，并记录载荷施加过程中应力腐蚀试样（7）的位移-载荷曲线；

所述数字图像相关测试系统用于在应力腐蚀加载过程中，连续采集应力腐蚀试样（7）表面形貌以及裂纹扩展变化图像，并进行分析比对处理；

所述声发射测试系统用于获取应力腐蚀加载过程中应力腐蚀试样（7）因内部组织变形以及裂纹萌生与扩展时产生能量而出现的声发射信号，并进行分析处理；

所述应力腐蚀加载系统、所述数字图像相关测试系统、所述电化学测试系统和所述声发射测试系统同步监测实验过程中应力腐蚀试样（7）裂纹萌生与扩展时的各类数据信息，实现力学、光学、声学、电化学信号的原位同步监测。

2.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述应力腐蚀加载系统包括：慢应变拉压试验机（1）、方形加载压头（5）、楔形块（6）、腐蚀溶液池（8）、试样固定夹具（10）以及底座（11）；

所述方形加载压头（5）和所述底座（11）分别设置在所述慢应变拉伸试验机（1）的上部和下部；所述方形加载压头（5）和用于加载的所述楔形块 （6）相接触；所述试样固定夹具（10）用于固定所述应力腐蚀试样（7）；

所述腐蚀溶液池（8）设置在所述方形加载压头（5）和所述底座（11）之间；所述腐蚀溶液池（8）是由透明有机玻璃或聚四氟乙烯材料制成，内部盛有腐蚀溶液。

3.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述电化学测试系统包括：作为工作电极的应力腐蚀试样（7）、自制铱电极、参比电极、辅助电极和电化学工作站；

应力腐蚀试样（7）的预制裂纹部分、参比电极和辅助电极均处于腐蚀溶液池（8）中，所述自制铱电极放置在应力腐蚀试样（7）预制裂纹部分的前端，并且所述应力腐蚀试样（7）、自制铱电极、参比电极和辅助电极分别通过导线与电化学工作站相连。

4.根据权利要求2所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述数字图像相关测试系统包括：高速相机（12）和图像采集卡；

所述高速相机（12）固定在所述慢应变拉压试验机上，高速相机（12）的镜头正对所述应力腐蚀试样（7）的前表面，能够透过腐蚀溶液池（8）的有机玻璃和腐蚀溶液拍摄应力腐蚀试样（7）的表面图像；图像采集卡通过导线与所述高速相机（12）相连。

5.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述声发射测试系统包括声发射探头（9）、放大器（13）和声发射卡；声发射探头（9）的数量为两个，两个声发射探头分别设置在应力腐蚀试样（7）的前后两表面，两个声发射探头分别通过导线与一个所述放大器相连；所述声发射卡内嵌在声发射处理器内部，声发射卡通过导线与所述放大器（13）相连。

6.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述应力腐蚀试样（7）的中间设计有用于楔形块压入的缺口，缺口的上部为倒圆角形状。

7.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述腐蚀溶液池（8）是由有机玻璃或聚四氟乙烯制成，且设置用于防止腐蚀溶液挥发的液池上盖。

8.根据权利要求1所述一种应力腐蚀裂纹尖端开裂的原位监测系统，其特征在于，所述腐蚀溶液池（8）中的腐蚀溶液采用浓度为3.5%NaCl溶液。