楊維維，李劍

（寶鈦集團有限公司，陜西寶雞721014）

AlV55中間合金主要作為制作鈦合金、高溫合金的中間合金及某些特殊合金的元素添加劑[1]。該中間合金中氫含量對鈦合金、高溫合金等最終金屬材料的產(chǎn)品性能有直接影響。現(xiàn)行有色行業(yè)標準YS/T 1075-2015《釩鋁、鉬鋁化學分析方法》系列檢測方法中未包括氫含量的測定方法。因此，建立AlV55中間合金中氫含量的測定方法具有重要的實際意義。

金屬中氫的測定方法主要有定容測量法、氣體容量法、熱導法等[2]。惰氣熔融—紅外吸收法測定金屬中氫含量具有操作簡單、靈敏度高的特點，已廣泛應(yīng)用于金屬材料中氫含量的測定[3-4]。

本文對惰氣熔融—紅外吸收法測定中間合金中氫的分析條件進行了研究。通過對助熔劑種類、稱樣量、分析功率、最短分析時間、標準曲線的繪制與檢出限、方法的精密度等試驗，建立了相關(guān)的分析方法。方法已用于實際生產(chǎn)檢驗，效果良好。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

RH600 氫分析儀，美國LECO 公司；CP153S 電子天平，德國賽多利斯公司，靈敏度0.1 mg。

鈦標樣WG648，美國Well Group 公司，ω(H)%=0.014 7±0.001 0；鈦標樣502-024，美國LECO 公司，ω(H)%=0.002 42±0.000 31；鈦標樣762-741，美國LECO公司，ω(H)%=0.004 22±0.000 33；錫囊，美國LECO 公司，質(zhì)量為0.27 g；錫片，美國LECO 公司，質(zhì)量為0.5 g；純氬氣，純度99.99%，20 Psi；氮氣，0.28 MPa。

1.2實驗方法

試料加入助熔劑，置于高純石墨坩堝中，在氬氣氣氛下加熱熔化，氫以分子態(tài)釋放并進入載氣流中。氫分子轉(zhuǎn)化為水，在特定的紅外池中檢測，用已知氫含量的標準樣品進行校準，由計算機給出氫含量[3-4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 助熔劑類型選擇

對于AlV55中間合金材料，需要加入一定量的助熔劑降低熔點，使試樣中的氫完全釋放出來。對于粉末狀的AlV55中間合金試樣來說，適當?shù)闹蹌┘瓤梢园嚇?，防止樣品飛濺，又能起到降低待測樣品熔點的作用。常用的氣體分析助熔劑有錫片、錫囊、錫箔、鎳箔、鎳囊等，錫助熔劑可以使氫更容易從待測樣品中釋放，獲得良好的助熔效果?？紤]到要盡量減少空白值，最好選用單一種類的助熔劑。在本方法中，選擇錫囊和錫片作為助熔劑。

2.2 稱樣量的確定

AlV55 中間合金通常為了保證樣品的均一性和穩(wěn)定性，大多以粉末狀為主，因此，需要包裹樣品形式投入到落樣器中，所以稱樣量的大小對于投樣方式很重要，待測組分在加熱熔融態(tài)釋放時效果更好。稱樣量過大，熔融性不好，氣體釋放不完全，產(chǎn)生飛濺和爬壁現(xiàn)象，還有可能超出檢測范圍；稱樣量過小，稱樣量誤差就大，受到儀器波動和空白的影響就大，檢測時峰值過小。經(jīng)試驗，當稱樣量從0.05 g 到0.20 g，以0.01 g 遞增，由試驗結(jié)果可知，當樣品稱樣量為0.10～0.15 g 時，試樣中氫測定結(jié)果穩(wěn)定，試樣熔融物平展，能夠滿足分析要求。在本方法中，選擇稱樣量為0.10 g左右。

2.3 空白試驗

空白值對于檢測結(jié)果的影響很大，低并且穩(wěn)定的空白是保證檢測結(jié)果準確可靠的一個重要因素，對于任何一種樣品的檢測都尤為重要?？瞻字岛蜌鍤獾膬艋潭取⒅蹌┑馁|(zhì)量、石墨坩堝的純度、儀器的狀態(tài)等有關(guān)，有效地降低空白值很重要。在分析樣品前，對空白進行多次測量，達到方法要求，才可以進行標準和樣品分析。表1 為連續(xù)測定5 次氫的空白值，均小于1 mL/m3，符合分析方法要求。

表1 空白試驗

2.4 分析功率

分別選擇分析功率為2 000～3 500 W，脫氣功率4 000 W進行試驗。表2為不同分析功率下氫試樣所得的檢測值。由表2可知，對于AlV55中間合金中氫分析功率選擇3 200～3 500 W，氫測定值穩(wěn)定，功率過低影響氫的釋放。分析功率選擇3 200～3 500 W，氫分析值穩(wěn)定，試樣熔融物平展，能夠滿足分析要求。本實驗分析功率設(shè)定為3 200 W。

表2 分析功率

2.5 最短分析時間

如圖1 所示，積分開始15 s 后，逐漸形成氫的釋放曲線，到50 s時氫的釋放曲線降至水平位置，分析到50 s后結(jié)束，因此我們選擇積分時間為50 s，能夠滿足分析要求。

圖1 氫的釋放曲線

2.6工作曲線和測定下限

在上述確定的試驗條件下，使用鈦合金標樣WG648，502-024 建立校準曲線，得到氫校準曲線的回歸方程為y=+1.145 43 x+0.000 210 509，線性相關(guān)系數(shù)為0.999。連續(xù)對空白進行11次獨立測定，氫空白平均值為0.85 mL/m3，標準偏差為0.000 06%。以11 次空白值標準偏差的10 倍計算測定下限，該方法氫的測定下限為0.000 6%。

2.7 工作曲線符合性驗證

對標準樣品762-741 分別進行5 次測定，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，標準樣品5 次測定結(jié)果均在標準值允許范圍之內(nèi)，說明工作曲線正確，檢測結(jié)果準確可靠。

表3 標準樣品測定結(jié)果（n=5）

2.8 精密度試驗

按照實驗方法對2 個AlV55 中間合金樣品分別進行了11次測定，結(jié)果見表4。

通過表4 可看出，樣品測定結(jié)果的相對標準偏差（n=11）不大于8%，說明檢測結(jié)果精密度良好。

表4 精密度實驗（n=11）