钛合金中的氧、氮、氢元素含量如何检测

2024-05-07 09:53
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   海绵钛是钛金属单质,是钛材、钛粉及其他钛产品的基础原材料。海绵钛可广泛应用于化工、石油、轻工、冶金、纺织、建筑、医疗、体育、日常生产等领域。

钛合金属于重要的结构金属,其强度远远超过了其他金属结构材料。钛合金的质轻其密度为钢材的百分之六十左右。此外,钛合金还具有抗腐蚀性能好、耐热性能好、机械性能好等优点,被广泛的运用在航空等领域。

   氧和氮元素在强化钛合金的同时会使其塑性显著下降;钛合金中氢含量过高会产生氢化物,同时形成脆化层,使合金变脆。因此,准确快速检测海绵钛以及钛合金中氧、氮和氢对生产及产品质量控制都具有非常重要的意义。

   目前使用氧氮氢分析仪测试钛合金系列产品的含量是行业内的主流方法,如下图:

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   仪器原理和技术优势  

    利用脉冲炉作热源,在高温条件下,样品在惰性气氛的石墨坩埚中熔融,气体元素的化合物被还原分解,样品中的 O,N,H分别以 CO,N2,H2的形式释放,通过氧化铜炉将CO转化为CO2,由载气(高纯 He)携带经过滤、除尘和除水装置后,O以CO2的形式进入红外检测器进行检测,N2,H2进入热导池检测
   首先,仪器软硬件进行全面升级,脉冲电极炉实际温度超过3000℃,对于海绵钛这类高熔点样品能很好熔融释放。
   其次,分析方法进行了优化,能准确测定海绵钛中的氧氮氢含量。分析精度良好,方法可靠。

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    仪器参数


表1 仪器基本参数

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如对碳硫分析仪、氧氮氢分析仪有需求请见下图:

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   实验步骤

   
    将环状或者棒状样品,剪成小段经过酒精或丙酮清洗后,准确称取0.1g(精确至0.0001 g)试样,放入适合的助熔剂,直接投样分析测试。
   本实验选用编号为AR637、AR649钛标准样品进行氧氮氢元素校准,测氧氮使用镍篮作为助熔剂,测氢使用锡片作为助熔剂。

如有氧氮氢分析仪标样和耗材有需求请见下图:

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  实验数据

4.1 实验结果

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4.2 释放曲线


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      结论

    从实验数据可知,参照GB/T 4698.7-2011海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 氧量 氮量的测定,采用氧氮氢气体分析仪对海绵钛、钛粉及钛合金中氧氮氢元素含量进行测定,该方法测试速度快、结果准确、数据稳定;氧、氮、氢各元素的释放比较完全,完全可满足客户在钛和钛合金系列产品中氧氮氢元素的含量的测试。