测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的氢脆敏感性的方法技术

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氢脆敏感性的方法

【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氢脆敏感性的方法


[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氢脆敏感性的方法
。

技术介绍

[0002]氢能被誉为“21
世纪的终极能源”，是全球能源技术革命和转型发展的重大战略方向
。
其中，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
。
储氢罐内胆材料长期在高压
、
高纯氢气环境中服役，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氢脆敏感性
。
[0003]然而，在现有技术中，常规材料氢脆敏感性测试装置主要有两种，一种是直接搭建高压氢气釜，另一种是利用电化学反应渗氢
。
例如，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
。
专利申请
CN115032063A
通过在介质槽中加入电解充氢溶液，以试样作阴极进行电化学充氢并同时施加和保持不低于气瓶服役条件的应力水平，提供了一种模拟气瓶应力状态的材料氢脆敏感性试验装置及方法
。
专利
CN112461659B
通过电解渗氢的方法对
6061
‑
T6
铝合金试样进行渗氢，然后采用等应变模型计算出电解渗氢后试样渗氢层的抗拉强度与屈服强度，以此评价
6061
‑
T6
铝合金氢致损伤程度
。
[0004]在现有的测试方法中，高压氢气釜比较接近储氢罐的真实服役工况，但很少能够实现加载到
70MPa
以上氢压，需要定制昂贵的耐高压设备，建立专门的防爆实验室，成本投入大；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
。
电解渗氢装置简便
、
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，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，与储氢罐实际服役状态存在差异
。
[0005]因此，需要一种测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的氢脆敏感性的方法，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氢脆敏感性的方法，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氢
脆敏感性的方法，所述方法包括：
[0008]S1
：在温度
T、
第一湿度
φ1下，以应变速率
ν
对铝合金材料进行第一次慢应变速率拉伸实验，得到第一断后伸长率
A1
，温度
T
为
20
°
C~35
°
C
，第一湿度
φ1为
0%~10%RH
，应变速率
ν
为
10
‑7~10
‑
6 mm/s
；
[0009]S2
：在温度
T、
第二湿度
φ2下，以应变速率
ν
对铝合金材料进行第二次慢应变速率拉伸实验，得到在模拟高压氢环境下的第二断后伸长率
A2
，第二湿度
φ2为
40%~60%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70~105 MPa
；
[0010]S3
：根据以下公式1，计算铝合金材料在模拟高压氢环境下的氢脆敏感性指数
I
，
[0011]公式1：
I = (A1
‑
A2)/A1
ꢀ×ꢀ
100%
；
[0012]S4
：将氢脆敏感性指数
I
与参考值
10%
进行比较，若氢脆敏感性指数
I≥10%
，测定铝合金材料在模拟高压氢环境下氢脆敏感，若氢脆敏感性指数
I
＜
10%
，测定铝合金材料在模拟高压氢环境下氢脆不敏感
。
[0013]优选地，温度
T
为
25
°
C。
[0014]优选地，第一湿度
φ1为
5%RH。
[0015]优选地，第二湿度
φ2为
40%RH。
[0016]优选地，第二湿度
φ2为
50%RH。
[0017]优选地，第二湿度
φ2为
60%RH。
[0018]优选地，温度
T
为
25
°
C
，第二湿度
φ2为
40%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70 MPa。
[0019]优选地，温度
T
为
25
°
C
，第二湿度
φ2为
50%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
87.5 MPa。
[0020]优选地，温度
T
为
25
°
C
，第二湿度
φ2为
60%RH
，模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
105 MPa。
[0021]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氢脆敏感性的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1
：在温度
T、
第一湿度
φ1下，以应变速率
ν
对所述铝合金材料进行第一次慢应变速率拉伸实验，得到第一断后伸长率
A1
，所述温度
T
为
20
°
C~35
°
C
，所述第一湿度
φ1为
0%~10%RH
，所述应变速率
ν
为
10
‑7~10
‑
6 mm/s
；
S2
：在所述温度
T、
第二湿度
φ2下，以所述应变速率
ν
对所述铝合金材料进行第二次慢应变速率拉伸实验，得到在所述模拟高压氢环境下的第二断后伸长率
A2
，所述第二湿度
φ2为
40%~60%RH
，所述模拟高压氢环境的模拟氢压
P
H2
为
70~105 MPa
；
S3
：根据以下公式1，计算所述铝合金材料在所述模拟高压氢环境下的氢脆敏感性指数
I
，公式1：
I = (A1
‑
A2)/A1
ꢀ×ꢀ
100%
；
S4
：将所述氢脆敏感性指数
I
与参考值
10%
进行比较，若所述氢脆敏感性指数
I≥10%
，测定所述铝合金材料在所述模拟高压氢环境下氢脆敏感，若所述氢脆敏感性指数
I
＜
10%
，测定所述铝合金材料在所述模拟高压氢环境下氢脆不敏感...

【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：