航(hang)空維修企(qi)業(ye)在進(jin)行飛機維修時，需要使用(yong)大(da)量的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)類(lei)零件(jian)(jian)，用(yong)于完成飛機機體(ti)口蓋、機載(zai)設備及(ji)(ji)部(bu)附件(jian)(jian)的(de)(de)(de)安(an)裝，所使用(yong)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)原材料(liao)一(yi)般(ban)為碳(tan)鋼(gang)和(he)合金(jin)鋼(gang)，但鋼(gang)類(lei)零件(jian)(jian)及(ji)(ji)原材料(liao)中氧(yang)(yang)、氮、氫含(han)量過(guo)高會對零件(jian)(jian)的(de)(de)(de)性(xing)能造成嚴重(zhong)影響(xiang)，如鋼(gang)類(lei)零件(jian)(jian)經常出現(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)氫脆問題(ti)，影響(xiang)鋼(gang)類(lei)零件(jian)(jian)的(de)(de)(de)使用(yong)壽命(ming)。因此，準確測(ce)量金(jin)屬(shu)材料(liao)碳(tan)鋼(gang)和(he)合金(jin)鋼(gang)中氧(yang)(yang)、氮、氫的(de)(de)(de)含(han)量至關重(zhong)要。隨著現(xian)(xian)(xian)代航(hang)空產業(ye)及(ji)(ji)鋼(gang)鐵行業(ye)的(de)(de)(de)快速發(fa)展，鋼(gang)材料(liao)中的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)、氮、氫等氣(qi)體(ti)元素分析(xi)(xi)越來(lai)越受(shou)到航(hang)空維修企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)重(zhong)視。氧(yang)(yang)氮氫分析(xi)(xi)作為一(yi)種分析(xi)(xi)性(xing)很強的(de)(de)(de)專業(ye)分析(xi)(xi)技術，航(hang)空維修企(qi)業(ye)一(yi)般(ban)借助于專業(ye)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氮氫分析(xi)(xi)儀，可(ke)以快速、準確實現(xian)(xian)(xian)金(jin)屬(shu)材料(liao)碳(tan)鋼(gang)和(he)合金(jin)鋼(gang)中氧(yang)(yang)、氮、氫的(de)(de)(de)含(han)量測(ce)量，寶英科技公(gong)司(si)提供的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氮氫分析(xi)(xi)儀設備，在航(hang)空維修業(ye)應用(yong)較為廣泛。

1、碳鋼和合金鋼中氧、氮、氫的危害性

鋼(gang)(gang)中(zhong)氧(yang)(yang)以(yi)(yi)多(duo)種氧(yang)(yang)化物夾雜形(xing)式存在(zai)(zai)，結合(he)(he)成非金(jin)屬(shu)(shu)夾雜物，金(jin)屬(shu)(shu)基(ji)體的(de)(de)(de)(de)(de)連續性(xing)遭到(dao)(dao)破壞，從而對(dui)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)項機械性(xing)能(neng)產生影(ying)響(xiang)。氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)危害會導致鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)時效性(xing)降(jiang)低，減弱鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)冷加工性(xing)能(neng)和塑性(xing)變形(xing)能(neng)力(li)(li)，造成焊接熱影(ying)響(xiang)區脆(cui)化，以(yi)(yi)及(ji)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)拉(la)拔性(xing)能(neng)受(shou)到(dao)(dao)影(ying)響(xiang)。氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)危害是溶于鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)聚合(he)(he)為氫(qing)(qing)分子，使(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能(neng)脆(cui)化，造成應力(li)(li)集中(zhong)，超過(guo)(guo)(guo)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強度極(ji)限(xian)，在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)內部形(xing)成細小的(de)(de)(de)(de)(de)裂紋，就是通常所(suo)指的(de)(de)(de)(de)(de)“氫(qing)(qing)脆(cui)"。由此可見，氧(yang)(yang)、氮(dan)(dan)、氫(qing)(qing)含量(liang)過(guo)(guo)(guo)高(gao)對(dui)碳鋼(gang)(gang)和合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)類金(jin)屬(shu)(shu)零(ling)件的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)有嚴重影(ying)響(xiang)，需要加以(yi)(yi)控制。因(yin)此，需要準確測量(liang)鋼(gang)(gang)類零(ling)件以(yi)(yi)及(ji)碳鋼(gang)(gang)和合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中(zhong)氧(yang)(yang)、氮(dan)(dan)、氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)，對(dui)含量(liang)過(guo)(guo)(guo)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)零(ling)件通過(guo)(guo)(guo)加熱除氫(qing)(qing)消除氫(qing)(qing)脆(cui)等各(ge)種熱處(chu)理(li)方法恢復鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)，避免氧(yang)(yang)氮(dan)(dan)氫(qing)(qing)含量(liang)過(guo)(guo)(guo)高(gao)、存在(zai)(zai)缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)類零(ling)件安(an)裝在(zai)(zai)飛機上，對(dui)飛機的(de)(de)(de)(de)(de)修理(li)質量(liang)、飛行(xing)安(an)全造成影(ying)響(xiang)。

2 測試原理

航空(kong)維(wei)修企(qi)業(ye)定量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)鋼、鑄(zhu)鐵、合金材(cai)料中氧(yang)(yang)、氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)、氫(qing) 3 種氣(qi)(qi)(qi)體(ti)元素含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)試(shi)儀器為(wei)(wei)氧(yang)(yang)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氫(qing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀（如(ru)(ru) TC306），具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)準(zhun)確度(du)(du)和(he)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)精度(du)(du)。氧(yang)(yang)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氫(qing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀采用(yong)脈沖(chong)(chong)加熱燒融 - 惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護還原 - 熱導紅(hong)外檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)原理，當強電流通過(guo)上(shang)下兩(liang)個電極之間的(de)(de)(de)石墨坩(gan)(gan)堝(guo)時，坩(gan)(gan)堝(guo)溫(wen)度(du)(du)迅速升高(gao)，加熱至規定溫(wen)度(du)(du)，在惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)（氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)）的(de)(de)(de)載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)環境下，金屬試(shi)樣(yang)中氧(yang)(yang)轉換為(wei)(wei)一(yi)氧(yang)(yang)化碳或二(er)氧(yang)(yang)化碳后(hou)由(you)氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)載(zai)(zai)體(ti)載(zai)(zai)出，而后(hou)由(you)紅(hong)外測(ce)(ce)(ce)試(shi)儀測(ce)(ce)(ce)定；氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)和(he)氫(qing)以分(fen)(fen)(fen)(fen)子形式釋放后(hou)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)由(you)氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)載(zai)(zai)體(ti)載(zai)(zai)出，進入(ru)熱導檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)器進行定量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)。有獨立的(de)(de)(de)兩(liang)個分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)低氧(yang)(yang)和(he)高(gao)氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)紅(hong)外檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)池，一(yi)個檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)氫(qing)和(he)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)2 種成分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)熱導檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)池。脈沖(chong)(chong)爐通過(guo)循環水冷卻，試(shi)樣(yang)在高(gao)功率脈沖(chong)(chong)爐的(de)(de)(de)坩(gan)(gan)堝(guo)中加熱可達 2600℃ 以上(shang)高(gao)溫(wen)，分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)過(guo)程中可自動實現從低溫(wen)到(dao)高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)切(qie)換。另外，分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀需要壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)(qi)作為(wei)(wei)脈沖(chong)(chong)爐升降的(de)(de)(de)動力源。氧(yang)(yang)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氫(qing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀測(ce)(ce)(ce)試(shi)交聯框圖如(ru)(ru)圖 1 所示(shi)。

3 試驗方法 

3.1 儀器和試劑 

儀器：氧氮氫(qing)分析儀 ； 

標(biao)準樣品：鋼中氧、氮、氫標(biao)準物質(zhi)； 

高(gao)純載氣(qi)：惰性氣(qi)體(ti)高(gao)純氮氣(qi) (99.999％ ) 、高(gao)純氦氣(qi)(99.999％ )； 

動力氣(qi)：壓縮空氣(qi)，其(qi)雜質（油和水）小(xiao)于 0.5%；

冷(leng)卻水：循環自來水； 

試劑(ji)：丙(bing)酮 C3H6O 分析純；選用的坩(gan)堝及(ji)助熔劑(ji)選擇見表 1。

3.2 試驗前準備 

試(shi)(shi)樣(yang)(yang)檢查。送檢試(shi)(shi)樣(yang)(yang)應(ying)潔凈、無油污或氧化皮等(deng)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)加工成(cheng)(cheng)長度(du)大(da)于 30mm，直徑(jing)不(bu)大(da)于 3mm 的(de)圓棒或板條(tiao)，再使用(yong)剪(jian)線鉗將試(shi)(shi)樣(yang)(yang)剪(jian)成(cheng)(cheng)所需長度(du)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)重量范圍控制(zhi)在（0.07 ～ 0.11g）為宜(yi)。加工后的(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)應(ying)無過(guo)熱、過(guo)燒現象(xiang)產生(sheng)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)應(ying)先使用(yong)丙(bing)酮清(qing)洗，風干后即可直接使用(yong)。

 儀器(qi)檢(jian)查(cha)(cha)。試驗開始前(qian)，檢(jian)查(cha)(cha)儀器(qi)的雜質去除裝置和輔(fu)助(zhu)凈化系統過濾器(qi)和試劑(ji)是否(fou)(fou)有效(xiao)，若失效(xiao)需(xu)進行(xing)更換或清洗。檢(jian)查(cha)(cha)確認水(shui)泵中有充足水(shui)量，否(fou)(fou)則(ze)停止運轉設(she)備(bei)。

3.3 試驗步驟 

3.3.1 氧氮含量測定

測(ce)(ce)定鋼(gang)試樣中氧氮含量(liang)時，坩堝選用石墨大(da)坩堝，助熔劑選用鎳(nie)籃。儀器使用前，開啟純度大(da)于 99.999% 的氦氣(qi)閥門，開啟抽風裝置、循環水(shui)及壓縮空氣(qi)，啟動氧氮氫分析儀，將(jiang)儀器調整(zheng)至合適檔位，穩定 15 min 后運(yun)行測(ce)(ce)量(liang)分析軟件，進(jin)入軟件分析界面，應用處選擇(ze)“鋼(gang)鐵"。

 空(kong)白試(shi)(shi)驗(yan)。用坩堝(guo)鉗將石(shi)墨大坩堝(guo)放置在(zai)加熱爐上(shang)，輸(shu)入(ru)(ru)編號“空(kong)白"，在(zai)“重(zhong)量（毫克）"處自定義輸(shu)入(ru)(ru)重(zhong)量100mg，點擊爐子；升爐后(hou)(hou)，點擊開始分析，對氧氮含量進行測定；重(zhong)復(fu)該試(shi)(shi)驗(yan) 3 ～ 5 次，取(qu)相對穩定的(de) 2 個數值(zhi)，平均值(zhi)即為空(kong)白值(zhi)；選(xuan)中(zhong)空(kong)白試(shi)(shi)驗(yan)數值(zhi)，點擊界面空(kong)白值(zhi)，在(zai)相應通道(dao)輸(shu)入(ru)(ru)標準值(zhi)，點擊應用，可在(zai)后(hou)(hou)續(xu)試(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)去除空(kong)白值(zhi)。 

校準(zhun)試驗(yan)。選(xuan)擇(ze)合適的(de)標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)，選(xuan)擇(ze)的(de)標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)的(de)氧(yang)氮含量最好略(lve)高于(yu)試樣(yang)。將標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)置于(yu)電子天平(ping)，穩定(ding)后輸(shu)入標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)編號(hao)；用(yong)坩堝(guo)鉗將石墨大坩堝(guo)放置在加熱(re)爐上，將坩堝(guo)升入加熱(re)爐；將標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)置于(yu)鎳籃中，從投(tou)樣(yang)口(kou)將鎳籃投(tou)下，開(kai)始(shi)分析標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)。重復該試驗(yan) 3 ～ 5 次(ci)，取相對(dui)穩定(ding)的(de)2個氧(yang)氮數值(zhi)進(jin)行校正(zheng)；選(xuan)中相應數值(zhi)，點擊界面校正(zheng)，在相應通道輸(shu)入標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)的(de)標(biao)準(zhun)氧(yang)氮值(zhi)，進(jin)行校正(zheng)。 

試(shi)(shi)樣(yang)(yang)試(shi)(shi)驗(yan)。將(jiang)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)置于(yu)電子(zi)天平，穩定(ding)后同時輸(shu)入標準(zhun)樣(yang)(yang)品編號；用坩(gan)堝鉗將(jiang)石墨大坩(gan)堝放置在加熱(re)(re)爐上，將(jiang)坩(gan)堝升入加熱(re)(re)爐；將(jiang)標準(zhun)樣(yang)(yang)品置于(yu)鎳籃中，從(cong)投(tou)樣(yang)(yang)口將(jiang)鎳籃投(tou)下，開始分析(xi)標準(zhun)樣(yang)(yang)品；重復該試(shi)(shi)驗(yan) 3 ～ 5 次，取(qu)相對穩定(ding)的 2個氧(yang)氮數(shu)值(zhi)。

3.3.2 氫含量測定

測定鋼試樣中(zhong)氫含(han)量(liang)時，坩(gan)堝(guo)選(xuan)用石墨套(tao)坩(gan)堝(guo)，助熔劑選(xuan)用錫(xi)片，載氣改(gai)選(xuan)用純(chun)度(du)大于 99.999% 的氮氣；按氧氮含(han)量(liang)測定步驟方法進行儀器(qi)空白試驗(yan)、校準(zhun)試驗(yan)、試樣試驗(yan)。

3.3.3 結束工作

試驗結(jie)束后，關閉(bi)惰性氣(qi)體及(ji)載(zai)氣(qi)閥門(men)，并將檔位從試驗所(suo)在檔調至(zhi)待機(ji)檔位，關閉(bi)循環水系統(tong)及(ji)抽風裝(zhuang)置(zhi)，清掃爐(lu)膛等(deng)部位。

3.4 試驗結果處理 

重復(fu)性(xing)限計算。試驗(yan)結果是針(zhen)對各種規格的鋼(gang)鐵材料化學成分(fen)中(zhong)(zhong)質量(liang)(liang)分(fen)數為 0.0005% ～ 0.020% 氧含量(liang)(liang)、0.002% ～0.6% 氮含量(liang)(liang)和 0.2 ～ 30ppm 氫含量(liang)(liang)的測定。原始數據按(an)照(zhao)(zhao)精密度(du)中(zhong)(zhong)重復(fu)性(xing)限要求(qiu)(qiu)進行(xing)統(tong)計分(fen)析，重復(fu)性(xing)限要求(qiu)(qiu)見表 2。在重復(fu)性(xing)條件下，選取的測試數據在表 2 給出的含量(liang)(liang)平均值范(fan)圍內，獲得的兩(liang)次獨立測試結果的絕對差(cha)值應(ying)不超過重復(fu)性(xing)限 r，重復(fu)性(xing)限 r 按(an)照(zhao)(zhao)表 2 中(zhong)(zhong)給出的方程解得。

試(shi)(shi)(shi)(shi)驗報告。出具的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗報告應包含識(shi)別(bie)樣(yang)(yang)(yang)品、試(shi)(shi)(shi)(shi)驗室和試(shi)(shi)(shi)(shi)驗日期，使用(yong)的(de)方法，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗結果(guo)(guo)，以及試(shi)(shi)(shi)(shi)驗過(guo)程中觀察到的(de)異常現象。試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)處理。原材(cai)料氧(yang)氮氫含量試(shi)(shi)(shi)(shi)驗，結果(guo)(guo)合格的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)保(bao)(bao)存(cun) 6 個月，不(bu)合格的(de)保(bao)(bao)存(cun) 1 年，其它情況的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)不(bu)保(bao)(bao)存(cun)。試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)裝入試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)袋內(nei)標識(shi)、登(deng)記后進行保(bao)(bao)管。

4 結語 

隨著計算機(ji)技術、數字化技術、自(zi)動(dong)控(kong)制技術的發展(zhan)，鋼(gang)(gang)類金屬(shu)零件(jian)及(ji)(ji)材料中(zhong)氧氮(dan)氫(qing)元素分析(xi)測量(liang)(liang)技術在(zai)傳統測量(liang)(liang)技術上有了很大(da)提(ti)升。尤(you)其是在(zai)飛機(ji)的修理(li)(li)(li)維護上，航空維修企(qi)業(ye)通過(guo)專(zhuan)業(ye)的測量(liang)(liang)儀(yi)器：氧氮(dan)氫(qing)分析(xi)儀(yi)，分析(xi)了大(da)量(liang)(liang)的鋼(gang)(gang)類零件(jian)試(shi)樣及(ji)(ji)工藝攻關試(shi)樣，快(kuai)速、準(zhun)確測定出(chu)試(shi)樣材料中(zhong)氧、氮(dan)、氫(qing)的含量(liang)(liang)，從而為(wei)零件(jian)的處理(li)(li)(li)和飛機(ji)的修理(li)(li)(li)提(ti)供重(zhong)要(yao)的理(li)(li)(li)論(lun)指導意義和經濟(ji)實(shi)用價值。

以(yi)上摘自《研究與(yu)探索.智能(neng)制造與(yu)趨勢》