一种在应力耦合作用下进行电化学腐蚀的实验方法与流程

本发明是一种电化学腐蚀实验装置，具体涉及一种应力和腐蚀环境耦合作用下进行试样耐腐蚀性能测试的装置。

背景技术：

腐蚀是材料失效的基本形式之一，我国每年因腐蚀造成的损失约占国民生产总值的 5％，电化学腐蚀是腐蚀的基本类型之一，而且电化学腐蚀是金属腐蚀中最为广泛的一种。

实际应用过程中，金属材料的电化学腐蚀往往在应力作用下进行，如：拉应力或压应力等。目前，电化学腐蚀实验很难实现试样在拉应力或者压应力作用下耐腐蚀性能的测试以及快捷的应力大小确定。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种应力耦合作用下的电化学腐蚀实验装置，能够实现试样在拉应力或者压应力作用下耐腐蚀性能的测试以及快捷的应力大小确定。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种应力耦合作用下的电化学腐蚀实验装置，包括天平机构，所述天平机构的横杆一端向下设有伸缩连杆，所述伸缩连杆的下端连接可固定试样上端的试样夹头，设有伸缩连杆的横杆一端的下方设有能够盛放腐蚀溶液的容器，所述容器内设有铂电极和参比电极，同时所述容器内设有可固定试样下端的固定装置；所述天平机构的横杆另一端设有施力机构，所述施力机构上设有拉压力传感器，所述拉压力传感器检测施力机构对横杆的拉力或压力。

优选的，所述伸缩连杆通过转轴连接在横杆上。

优选的，所述天平机构上设有刻度盘，和刻度盘配合的指针与横杆连接。保证横杆处于水平状态。

优选的，所述天平机构的支架活动连接在所述横杆的中间位置。保证横杆两侧的力相同。

优选的，所述施力机构为四个规格连接相同的连接杆首尾依次铰接为框状结构，所述框状结构的一对相对的铰接点上下设置，所述框状结构的另一对相对的铰接点左右设置，所述框状结构的下方铰接点处固定在平面上，所述框状结构的上方铰接点处通过垂梁安装在横杆的另一端，所述框状结构上设有使框状结构升降的控制装置。该施力机构结构简单，操作方便，易于施行。

进一步优选的，所述拉压力传感器安装在施力机构与垂梁之间。

进一步优选的，所述控制装置包括螺杆，所述螺杆上设有螺纹，所述螺杆一端活动连接在框状结构的左右两侧铰接点处的其中一处，框状结构的左右两侧铰接点处的另一处设有与所述螺杆的螺纹配合的螺母，所述螺杆的另一端设有轮盘。通过选择轮盘旋转螺杆，使活动连接处的螺杆只产生旋转，不产生该铰接点处与螺杆的相对位移；螺杆的螺纹与螺母的配合，使该铰接点处与螺杆产生相对位移，进行调节框状结构的左右两侧铰接点之间的距离，从而调节框状结构的升降，进而方便调节应力大小。

优选的，包括显示器，所述拉压力传感器将检测的施力机构对横杆的拉力或压力信号经转换后传输至显示器。能够快速确定应力大小及应力类型。

优选的，包括电化学工作站，所述铂电极、所述参比电极和试样均与电化学工作站连接。

一种利用上述装置在应力耦合作用下进行电化学腐蚀的实验方法，将试样的下端固定在固定装置上，试样的上端通过试样夹头固定，调节伸缩连杆使横杆保持水平，向容器中倒入腐蚀溶液，使腐蚀溶液没过试样，并将铂电极与参比电极插入至腐蚀溶液中，将试样、铂电极与参比电极同时连接电化学工作站，操作施力机构使施力机构对横杆施加拉力或压力，从而使试样处于拉应力或压应力作用下进行电化学腐蚀。

本发明的有益效果是：

本发明的装置，通过施力机构对天平机构施加拉应力或压应力，通过天平机构的横杆将拉应力或压应力传递给试样，使试样能够保持在拉应力或压应力条件下进行耐腐蚀性能的测试，保证了金属耐腐蚀性能测试条件与实际电化学腐蚀的条件一致，从而保证了测试结果的真实性和准确性。同时，本发明的装置结构简单，易于制作，操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1.横杆，2.伸缩连杆，3.转轴，4.试样，5.试样夹头，6.腐蚀溶液槽，7.铂电极， 8.参比电极，9.固定装置，10.垂梁，11.施力机构，12.拉压力传感器，13.刻度盘，14.轮盘， 15.显示器，16.电化学工作站。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

一种应力耦合作用下的电化学腐蚀实验装置，如图1所示，包括天平机构，天平机构的横杆1一端向下设有伸缩连杆2，伸缩连杆2通过转轴3连接在横杆1上。伸缩连杆2的下端连接可固定试样4上端的试样夹头5，设有伸缩连杆2的横杆1一端的下方设有能够腐蚀溶液槽6，腐蚀溶液槽6内设有铂电极7和参比电极8，同时腐蚀溶液槽6内设有可固定试样4下端的固定装置9；天平机构的横杆1另一端垂梁10连接施力机构11的上端，施力机构11的下端固定在平面上，施力机构11与垂梁10之间设有拉压力传感器12，拉压力传感器12检测施力机构11对横杆1的拉力或压力。

天平机构上设有刻度盘13，和刻度盘配合的指针与横杆1连接。

天平机构的支架活动连接在横杆1的中间位置。使天平机构两侧的力臂相同，保证施力机构对横杆施加的应力与横杆对试样施加的应力相同。

施力机构11为四个规格连接相同的连接杆首尾依次铰接为框状结构，框状结构的一对相对的铰接点上下设置，框状结构的另一对相对的铰接点左右设置，框状结构的下方铰接点处固定在平面上，框状结构的上方铰接点处通过垂梁安装在横杆的另一端，框状结构上设有使框状结构升降的控制装置。

控制装置包括螺杆，螺杆上设有螺纹，螺杆一端活动连接在框状结构的左右两侧铰接点处的其中一处，框状结构的左右两侧铰接点处的另一处设有与螺杆的螺纹配合的螺母，螺杆的另一端设有轮盘14。通过旋转轮盘14旋转螺杆，使活动连接处的螺杆只产生旋转，不产生该铰接点处与螺杆的相对位移；螺杆的螺纹与螺母的配合，使该铰接点处与螺杆产生相对位移，进行调节框状结构的左右两侧铰接点之间的距离，从而调节框状结构的升降，进而方便调节应力大小。

拉压力传感器将检测的施力机构对横杆的拉力或压力信号经转换后传输至显示器15。

铂电极7、参比电极8和试样4均与电化学工作站16连接。

利用上述装置在应力耦合作用下进行电化学腐蚀的实验方法，将试样的下端固定在固定装置上，试样的上端通过试样夹头固定，调节伸缩连杆使横杆保持水平，即保持刻度盘上的指针指在刻度盘的中间，向腐蚀溶液槽中倒入腐蚀溶液，使腐蚀溶液没过试样，并将铂电极与参比电极插入至腐蚀溶液中，将试样、铂电极与参比电极同时连接电化学工作站，旋转轮盘使施力机构收缩或伸长，从而使施力机构对横杆施加拉力或压力，进而使试样处于拉应力或压应力作用下进行电化学腐蚀。拉压力传感器将拉力或压力的信号经转换传递给显示器，通过显示器的反馈调节轮盘，从而使试样处于特定的拉应力或压应力作用下。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。