专利名称：一种气氛可控的高温氧化测试仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于材料性能测试技术领域，具体涉及一种气氛可控的高温氧化测试仪器，具体地说，是指一种能够控制高温氧化气氛中的氧压和水气压强的高温氧化试验装置。
背景技术：
在蒸汽锅炉和航空发动机的实际工作环境中存在着大量的水气，水气对高温材料的氧化行为有着一定的影响。水气的存在导致合金材料生成了疏松多孔的氧化膜，加速了氧化膜的剥落，致使材料容易发生灾难性氧化，影响了锅炉和发动机的安全使用，因此需要建立能够模拟实际工作环境的高温氧化试验装置来研究合金材料在高温水气下的氧化行为。目前有关材料在高温环境中服役行为的研究通常都是利用电阻炉或者马弗炉在大气环境中氧化，只能够控制高温氧化温度，而不能控制高温氧化气氛，比如说水气压强， 氧气压强，因此很难对材料进行实际工作环境的模拟试验。
发明内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种能够准确控制水气压强和氧气压强的高温氧化试验装置。该高温氧化测试仪器采用不同氧压的气瓶作为气体输入来精确控制氧化气氛中的氧压，利用不同温度下水的饱和蒸汽压来精确控制氧化气氛中的水气压强，并采用液封装置来屏蔽外界气氛对石英管内氧化气氛的影响，且本实用新型提出的高温氧化测试仪器操作方便，测试数据可重复使用。本实用新型提供一种气氛可控的高温氧化测试仪器，包括气体输入子系统、水气产生子系统和高温加热子系统。所述的气体输入子系统包括气瓶、减压阀和气体流量计，气瓶与减压阀相连接，减压阀通过橡胶管与气体流量计相连通。所述的水气产生子系统包括三口圆底烧瓶A、三口圆底烧瓶B、电热套和水浴箱； 所述的三口圆底烧瓶A通过玻璃管A与气体流量计相连通，并通过玻璃管B与三口个圆底烧瓶B相连通，剩余的一个口插有温度计；三口圆底烧瓶B通过玻璃管C与高温加热子系统中石英管上端的连接的玻璃管D相连通，剩余的一个口插有温度计；三口圆底烧瓶A、三口圆底烧瓶B分别放置于电热套、水浴箱中。所述的高温加热子系统包括石英管和立式电阻炉，石英管放置于立式电阻炉中， 石英管顶端通过磨口接口与玻璃管D的一端相连接，该玻璃管D为三通玻璃管，玻璃管D的一端通过磨口接口与玻璃管C连接，该玻璃管D剩余一端与玻璃管E相连通；该玻璃管E中具有一个手动旋转的玻璃转子，在其上连接有合金链，底端悬挂钼丝，钼丝悬挂试验样品， 该合金链穿过玻璃管D与玻璃管E、石英管相连接的端口，悬挂于石英管中；石英管下端通过磨口接口连接玻璃管F，该玻璃管F连接一个开关。
3[0009]本实用新型的优点在于(1)本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，采用不同氧压的气瓶作为气体输入来精确控制氧化气氛中的氧压；(2)本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，利用不同温度下水的饱和蒸汽压来精确控制氧化气氛中的水气压强；(3)本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，采用液封装置来屏蔽外界气氛对石英管内氧化气氛的影响；(4)本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器测试结果精确，操作方便，测试数据可重复使用。
图1是本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器的结构示意图。图中1-气体输入子系统2-水气产生子系统3-高温加热子系统101-气瓶102-减压阀103-气体流量计201-三口圆底烧瓶A202-三口圆底烧瓶B203-电热套204-7K浴箱205-玻璃管A206-玻璃管B207-玻璃管C208-温度计301-石英管302-立式电阻炉303-玻璃管D304-玻璃转子305-玻璃管F306-气体出口307-液体石蜡308-试验样品
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型提出的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，如图1，包括气体输入子系统1、水气产生子系统2和高温加热子系统3。气体输入子系统1用于对氧化气氛中氧气压强的控制；水气产生子系统2用于对氧化气氛中水气压强的控制；高温加热子系统3用于控制氧化的温度。所述的气体输入子系统1包括气瓶101、减压阀102和气体流量计103，气瓶101与减压阀102相连接，减压阀102通过橡胶管与气体流量计103相连通，减压阀102和气体流量计103共同控制气氛的流量，在20°C气体压强为Iatm时，可控范围为25 250ml/min。所述的水气产生子系统2包括三口圆底烧瓶A201、三口圆底 烧瓶B202、电热套203 和水浴箱204。所述的三口圆底烧瓶A201通过玻璃管A205与气体流量计103相连通，并通过玻璃管B206与三口个圆底烧瓶B202相连通，剩余的一个口插有温度计208。三口圆底烧瓶B202通过玻璃管C207与高温加热子系统3中石英管301上端的连接的玻璃管D303相连通，剩余的一个口插有温度计208。三口圆底烧瓶A201、三口圆底烧瓶B202分别放置于电热套203、水浴箱204中。电热套203采用电阻加热方式对三口圆底烧瓶A201进行加热。 水浴箱204通过水的热传导对三口圆底烧瓶B202加热，使加热更均勻、更稳定。所述的玻璃管A205、玻璃管B206和玻璃管C207均用电加热带缠绕，以此来加热玻璃管，防止玻璃管中的水气遇冷凝结成水滴。三口圆底烧瓶A201、三口圆底烧瓶B202和玻璃管D303均是通过磨口接口与玻璃管A205、玻璃管B206和玻璃管C207相连接，并在接口处涂抹凡士林进行密封处理。所述的高温加热子系统3包括石英管301和立式电阻炉302，石英管301放置于立式电阻炉302中，立式电阻炉302由控制箱进行加热控制，加热范围为25 1200°C。石英管301顶端通过磨口接口与玻璃管D303的一端相连接，该玻璃管D301为三通玻璃管，玻璃管D301的一端通过磨口接口与玻璃管C207连接，实现与三口圆底烧瓶B202的连接。该玻璃管D303剩余一端与半封闭的玻璃管E相连通。该半封闭玻璃管E中具有一个可手动旋转的玻璃转子304，在管内连接上一个!^eCr合金链，底端悬挂钼丝，用于悬挂试验样品308，该合金链穿过玻璃管D303与玻璃管E、石英管301相连接的端口，进而悬挂于石英管301中。 石英管301下端通过磨口接口连接玻璃管F305，该玻璃管F305连接一个开关，可放出玻璃管F305内由于水气凝结形成的液体水。玻璃管F305中还设置有一个用于液体石蜡307密封的气体出口 306，防止外界气氛扩散到玻璃管F305内，同时可以检测整个气路的密封性。试验开始时，先在三口圆底烧瓶A201和三口圆底烧瓶B202中加入去离子水，打开电热套203和水浴箱204，对三口圆底烧瓶A201和三口圆底烧瓶B202进行加热，根据气氛中的水气压强设定好对应的加热温度。可以通过温度计208读取圆底烧瓶内水的实际温度。取下石英管301上端的半封闭玻璃管E，把试验样品308悬挂到钼丝上，然后把半封闭玻璃管E重新连接上石英管301。旋转玻璃转子304使样品位于立式电阻炉302加热区域上方。在石英管301下端连接的玻璃管F305内倒入液体石蜡307进行密封。打开气瓶开关，调节减压阀102和气体流量计103使气体流量稳定在设定值。气体通入后，沿着玻璃管 A205、玻璃管B206通入三口圆底烧瓶A201和三口圆底烧瓶B202，带动圆底烧瓶中的饱和水蒸汽通入石英管301内。打开立式电阻炉302，设定好立式电阻炉302的加热温度。等圆底烧瓶中水的温度和电阻炉的温度稳定后，旋转玻璃转子304使试验样品308位于立式电阻炉302中的恒温区，开始进行水气气氛的高温氧化试验。通过对试验前后试验样品308的重量和氧化膜的对比分析，得出样品在水气气氛中的高温氧化行为规律。通过改变气氛中的氧压、水气压强和氧化温度来研究这些因素对材料的高温氧化行为的影响。在试验过程中要注意观察三口圆底烧瓶A201和三口圆底烧瓶B202中的水的液面，石英管301下端连接的玻璃管305F中是否有冷凝的水，以及玻璃管F305的气路出口处液体石蜡307中产生的气泡是否稳定，从而确保整个试验装置的稳定运行。
权利要求1.一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于包括气体输入子系统、水气产生子系统和高温加热子系统；所述的气体输入子系统包括气瓶、减压阀和气体流量计，气瓶与减压阀相连接，减压阀通过橡胶管与气体流量计相连通；所述的水气产生子系统包括三口圆底烧瓶A、三口圆底烧瓶B、电热套和水浴箱；所述的三口圆底烧瓶A通过玻璃管A与气体流量计相连通，并通过玻璃管B与三口个圆底烧瓶 B相连通，剩余的一个口插有温度计 ’三口圆底烧瓶B通过玻璃管C与高温加热子系统中石英管上端的连接的玻璃管D相连通，剩余的一个口插有温度计；三口圆底烧瓶A、三口圆底烧瓶B分别放置于电热套、水浴箱中；所述的高温加热子系统包括石英管和立式电阻炉，石英管放置于立式电阻炉中，石英管顶端通过磨口接口与玻璃管D的一端相连接，该玻璃管D为三通玻璃管，玻璃管D的一端通过磨口接口与玻璃管C连接，该玻璃管D剩余一端与玻璃管E相连通；该玻璃管E中具有一个手动旋转的玻璃转子，在其上连接有合金链，底端悬挂钼丝，钼丝悬挂试验样品，该合金链穿过玻璃管D与玻璃管E、石英管相连接的端口，悬挂于石英管中；石英管下端通过磨口接口连接玻璃管F，该玻璃管F连接一个开关。
2.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的玻璃管F中还设置有一个用于液体石蜡密封的气体出口。
3.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的玻璃管A、玻璃管B和玻璃管C均用电加热带缠绕加热。
4.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的立式电热套采用电阻加热方式对三口圆底烧瓶A进行加热。
5.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的三口圆底烧瓶A、三口圆底烧瓶B和玻璃管D均是通过磨口接口与玻璃管A、玻璃管B和玻璃管C相连接，并在接口处涂抹凡士林进行密封处理。
6.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的电阻炉由控制箱进行加热控制，加热范围为25 1200°C。
7.根据权利要求1所述的一种气氛可控的高温氧化测试仪器，其特征在于所述的合金链为FeCr合金链。
专利摘要本实用新型提出一种气氛可控的高温氧化测试仪器，包括气体输入子系统、水气产生子系统和高温加热子系统。气体输入子系统用于对氧化气氛中氧气压强的控制；水气产生子系统用于对氧化气氛中水气压强的控制；高温加热子系统用于控制氧化的温度。本实用新型中提出的高温氧化测试仪器采用不同氧压的气瓶作为气体输入来精确控制氧化气氛中的氧压，利用不同温度下水的饱和蒸汽压来精确控制氧化气氛中的水气压强，并采用液封装置来屏蔽外界气氛对石英管内氧化气氛的影响，且本实用新型提出的高温氧化测试仪器操作方便，测试数据可重复使用。
文档编号G01N25/00GK202066810SQ20112015237
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者周朝辉, 宫声凯, 徐惠彬, 郭洪波 申请人:北京航空航天大学