测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法技术

本发明专利技术涉及测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法

【技术实现步骤摘要】
测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法


[0001]本专利技术涉及材料性能测试的
，尤其涉及测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法
。

技术介绍

[0002]安全高效的储氢技术是氢能产业链的关键环节
。
目前最为成熟
、
应用也最广的是铝合金储氢罐，其内胆为铝合金，外围包覆一层碳纤维材料
。
常规的
35MPa
储氢罐储氢密度仅
2.4 wt.%
，下一代氢燃料车为提高续航里程，需要将储氢密度提高到
6.5 wt.%
以上，相应的储氢压力要提到
70MPa
以上，而且整个使用周期内需要经历一万次以上反复充放氢循环
。
在高压氢气的循环载荷作用下，很容易引起局部塑性降低
、
裂纹快速扩展与耐久性下降，产生高压氢脆，进而导致储氢罐断裂失效，产生安全事故
。
因此，为了确保其长期
、
稳定
、
可靠的运行，需要特别关注铝合金材料在高压氢环境下的疲劳性能
。
[0003]然而，在现有技术中，常规材料在氢气氛下疲劳性能的测试装置主要有两种，一种是直接搭建高压气体釜，另一种是利用电化学反应渗氢
。
如专利申请
CN112540014A
提供了一种高压氢气气氛下疲劳试验装置及方法，所述试验装置中包含疲劳试验釜
、
裂纹长度测定机构
、r/>记录机构
、
氢气机构供应机构
、
压强测定机构等
。
其中氢气机构供应机构的主要功能就是提供高压氢气环境
。
专利申请
CN 113466427A
提供了一种高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试试验系统，包含慢应变速率拉伸试验机
、
高压气体釜
、
恒温循环器
、
氧浓度检测仪
、
燃烧器等装置，能够在多组分高压气体环境下进行材料氢脆慢应变速率拉伸及低周循环载荷疲劳实验
。
文献
《
电解渗氢与低周疲劳对
6061
‑
T6Al
合金力学性能的影响
》
中采用电解渗氢与低周疲劳方法，模拟研究了储氢瓶内胆用
6061
‑
T6Al
合金在高压氢气环境与快速充放氢气过程中力学性能的变化规律
。
[0004]在现有的测试方法中，高压气体釜比较接近材料的真实服役工况，但需要定制昂贵的耐高压设备，且难以实现加载到
70MPa
以上氢压，再加上氢气为易爆危险源，试验危险性高，难以在实验室普及
。
电化学反应渗氢装置简便
、
操作简单，但通过电化学工艺参数改变仅能模拟材料中氢浓度，同样难以模拟
70MPa
以上超高氢压工况下氢原子扩散速率及分布状态
。
[0005]因此，需要一种测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法，解决现有技术难以模拟
70MPa
以上的铝合金材料高氢压测试环境的问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法，以解决现有技术难以模拟
70MPa
以上的适用于铝合金材料的高氢压测试环境的技术问题
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法，该方法包括：
[0008]S1
：在温度
T、
湿度
φ
下，以加载频率
f、
载荷
S
对铝合金材料进行拉向的加载
‑
卸载
‑
加载反复循环试验，直至铝合金材料发生断裂，温度
T
为
20
°
C~35
°
C
，湿度
φ
为
40%~97%RH
，加载频率
f
为
0.05~0.2Hz
，载荷
S
为
100~200MPa
；
[0009]S2
：得到铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能，疲劳性能表示为铝合金材料在模拟高压氢环境下于载荷
S
下发生断裂的循环次数，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70~170 MPa。
[0010]优选地，温度
T
为
25
°
C。
[0011]优选地，湿度
φ
为
40%~66%RH。
[0012]优选地，湿度
φ
为
40%RH、60%RH、66RH%
或
97%RH。
[0013]优选地，温度
T
为
25
°
C
，湿度
φ
为
40%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70 MPa。
[0014]优选地，温度
T
为
25
°
C
，湿度
φ
为
60%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
105 MPa。
[0015]优选地，温度
T
为
25
°
C
，湿度
φ2为
66%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
115 MPa。
[0016]优选地，温度
T
为
25
°
C
，湿度
φ2为
97%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
170 MPa。
[0017]优选地，加载频率
f
为
0.2Hz
，载荷
S
为
100 MPa、190MPa
或
200MPa。
[0018]优选地，在步骤
S1
之前，本专利技术方法还包括以下步骤：对铝合金材料进行打磨和超声清洗
。
[0019]本专利技术针对现有技术难以模拟
70MPa
以上的铝合金材料高氢压测试环境的技术问题，提出了在一定湿度范围的湿空气中对铝合金材料进行拉向加载
‑
卸载
‑
加载反复循环，以其新鲜表面上发生水解反应所产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的疲劳性能的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1
：在温度
T、
湿度
φ
下，以加载频率
f、
载荷
S
对所述铝合金材料进行拉向的加载
‑
卸载
‑
加载反复循环试验，直至所述铝合金材料发生断裂，所述温度
T
为
20
°
C~35
°
C
，所述湿度
φ
为
40%~97%RH
，所述加载频率
f
为
0.05~0.2Hz
，所述载荷
S
为
100~200MPa
；
S2
：得到所述铝合金材料在所述模拟高压氢环境下的疲劳性能，所述疲劳性能表示为所述铝合金材料在所述模拟高压氢环境下于载荷
S
下发生断裂的循环次数，所述模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70~170 MPa。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度
T
为
25
°
C。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿度
φ
为
40%~66%RH。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿度
φ
为
40%RH、60%RH、66RH%
或
97%RH。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度
T
为
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉立，赵丕植，钱维锋，程笑，陈伟，陈雨楠，林师朋，钟鼓，张俊超，李秀磊，
申请(专利权)人：中国铝业集团高端制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：