[发明专利]一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置

说明书

本发明属于核工程材料力学性能测试技术领域，公开了一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置，其试验机构造了安全可靠的高温铅铋腔体，使用了内外两层的密封方法，适用于高温液态铅铋等严苛环境，配合试验机附带的气液路控制，保证了安全并防止气体泄露对试验结果造成影响，填补了国内市场上用于高温铅铋环境下原位双轴力学试验机的空缺，对我国新型核工业发展具有重大意义；进一步还设置有控氧系统，可以对铅铋合金中的氧浓度进行实时监控，并进行严格控制，可以用于模拟不同情况下的实际工况，研究不同氧浓度下铅铋合金对结构材料的腐蚀性。

技术领域

本发明属于核工程材料力学性能测试技术领域，具体的说，是涉及一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置。

背景技术

核能源作为一种成熟的、安全可靠的清洁能源，在世界范围内得到了广泛的重视。2019年我国能源结构中，火力发电仍以69％的使用比例为主要能源来源，而核能的使用总占比远远落后于欧美等发达国家，为了长期绿色发展，我国需要大力发展核能。

在核工业中，反应堆堆芯需要冷却剂带走产生的热量从而对其进行冷却，由于铅铋合金的熔点低，沸点高，导热性能较好，使用铅铋合金代替水作为冷却剂可以大大提高反应堆的安全性。同时，由于铅铋合金拥有较好的中子学性能，将其用作ADS系统的散裂靶也有良好的性能表现。但是，铅铋合金对于结构材料有一定的腐蚀性，为了保证反应堆的安全性，需要对其腐蚀性能进行进一步的测试。

通过现有研究可知，铅铋合金的氧浓度会对其腐蚀性能有较大影响，需要将其控制在合适的范围内，才能使得反应堆安全稳定运行。为了进一步发展核工业，需要开发能够提供控氧的高温液态铅铋环境的力学试验机。

发明内容

本发明提供了一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置，解决铅铋环境中结构材料力学测试的技术问题，可用于拉伸、压缩以及疲劳试验，设计了密封性能良好的高温铅铋环境箱以及完备的气液路控制，搭配可以控制铅铋熔体内氧浓度的控氧系统，为材料的力学试验提供安全可靠的定量氧浓度的高温液态铅铋环境。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置，其特征在于，包括双轴力学试验机；所述双轴力学试验机包括外腔体，内腔体，直线作动装置；

所述外腔体由外腔体上盖、底板和四块强度挡板围成，所述外腔体上盖、所述底板和四块所述强度挡板的连接处均进行密封；所述外腔体上盖中部设置有用于安装内腔体上盖的开口，所述外腔体上盖四角处均设置有第一氧传感器；内腔体抽真空管路、外腔体抽真空管路、内腔体氩气管路、外腔体氩气管路穿过所述强度挡板并与所述强度挡板密封连接；

所述内腔体由内腔体上盖和内腔体箱构成；所述内腔体上盖与所述内腔体箱和所述外腔体上盖均连接并进行密封；所述内腔体上盖密封连接有第一热电偶、液位计和机械引伸计；所述内腔体箱底部和所述底板之间设置有底部加热器；所述内腔体箱底部一体连接有开孔管路，所述开孔管路与所述所述内腔体连通；所述内腔体抽真空管路和所述内腔体氩气管路穿过所述内腔体箱并与所述内腔体箱密封连接；

四套所述直线作动装置分别穿过四块所述强度挡板，并分别与设置在所述内腔体的四个夹具连接，实现四个所述夹具同水平面上四个方向的拉伸或压缩作动。

进一步地，还包括控氧系统；

所述控氧系统包括外壳和设置在所述外壳内部的熔炉，所述熔炉外面设置有加热器；所述熔炉顶部连接有熔炉顶盖，且所述熔炉顶盖与所述熔炉之间连接处进行密封；所述熔炉顶盖连接有波纹管，所述波纹管与所述熔炉内部相连通；所述波纹管顶部封闭且密封连接有第二氧传感器，通过所述波纹管的伸缩能够调节所述第二氧传感器在所述熔炉内部的高度；所述熔炉顶盖还密封连接有氩气进气管路、抽真空管路、第二热电偶、控氧管路；所述熔炉底部密封连接有进出料管路，所述进出料管路与所述开孔管路通过法兰连接。