Способ определения водорода в сплавах алюминия

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. В способе образец нагревают в токе газа-носителя и фиксируют водород, выделяемый из образца. В процессе нагрева следят за геометрическими параметрами образца и в момент их изменений при начале плавления прекращают нагрев. В качестве геометрического параметра образца может быть использован один из его размеров в вертикальном или горизонтальном направлениях, а определение момента изменения размера образца осуществляют посредством бесконтактного или контактного преобразователя. Техническим результатом является повышение точности определения концентрации водорода в сплавах алюминия, упрощение способа и снижение времени проведения анализа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств и может быть использовано для определения содержания водорода в алюминии.

Известен способ определения водорода в сплавах алюминия путем нагрева образца в вакууме. Количество выделившегося при нагревании водорода оценивают по давлению или масс-спектрометром [1]. Недостатком этого способа является сложность применяемой вакуумной и измерительной аппаратуры и низкая производительность. Для обслуживания оборудования требуются специалисты высокой квалификации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения водорода в алюминиевых сплавах путем размещения образца в графитовом тигле и плавления его в токе газа-носителя с фиксацией выделяющегося водорода (прототип) [2].

Недостатком известного способа является влияние на результат анализа реакции взаимодействия расплавленного алюминия с влагой газа-носителя. В процессе данного взаимодействия выделяется водород и результат анализа водорода, выделяемого из образца, искажается. Получение же чистых от воды газов (азот, гелий) задача сложная.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности определения концентрации водорода в сплавах алюминия, удобства работы на установке, снижение времени проведения анализа.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения водорода в сплавах алюминия, при котором образец нагревают в токе газа-носителя и фиксируют водород, выделяемый из образца, согласно изобретению, в процессе нагрева следят за геометрическими параметрами образца и в момент их изменений при начале плавления прекращают нагрев. В качестве геометрического параметра образца может быть использован один из его размеров в вертикальном или горизонтальном направлениях, а определение момента изменения размера образца осуществлено посредством бесконтактного преобразователя. Кроме того, в качестве геометрического параметра образца может быть использован его размер в вертикальном направлении, а определение момента изменения размера образца осуществлено посредством контактного преобразователя.

Наличие в предлагаемом техническом решении существенных отличительных от прототипа признаков свидетельствует о его новизне. Указанные признаки отсутствуют в известных технических решениях, поэтому предлагаемый способ соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Отслеживание в процессе нагрева образца его геометрических параметров (формы, размеров по различным направлениям и т.п.), фиксация момента их изменений и прекращение нагрева образца позволяют предотвратить плавление образца и контакт расплавленного вещества с водяными парами газа-носителя, что повышает точность измерений концентрации водорода в сплавах алюминия.

Использование в качестве геометрического параметра образца его размера в вертикальном направлении упрощает процедуру измерения этого параметра, поскольку указанный размер образца при начале его плавления уменьшается, что легко может быть зафиксировано тем или иным контактным или бесконтактным преобразователем. Для фиксации начала плавления образца с применением бесконтактного преобразователя может быть использован любой из размеров образца в вертикальном или горизонтальном направлениях (диаметр, высота, длина, ширина и т.п.).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где показано устройство для реализации способа определения водорода в сплавах алюминия. Оно состоит из герметичного металлического корпуса 1 (чертеж) и металлической крышки 2, между которыми установлен графитовый тигель 3 для размещения образца 4 алюминиевого сплава. В корпусе выполнены герметизированные отверстия для размещения металлического стержня 5, в корпусе и тигле имеются также отверстия для подвода и отвода газа-носителя, например азота или гелия (показано стрелками). Для нагрева образца использован блок 6 питания, один из выводов которого соединен с корпусом 1, а другой - с крышкой 2. Устройство содержит также схему 7 фиксации начала плавления образца, вход которой соединен с крышкой 2 и стержнем 5, а выход - с блоком 6 питания.

Система индикации начала плавления образца может быть построена на базе бесконтактного преобразователя, например, в виде лазерного измерителя расстояния до одной из поверхностей (в частности, верхней) образца. В этом случае в корпусе напротив лазерного измерителя может быть установлено прозрачное для лазерного излучения герметичное окно (не показано).

Способ определения водорода в сплавах алюминия осуществляется следующим образом (см. чертеж). Тигель 3 с образцом 4 сплава помещают между плоскими внутренними поверхностями корпуса 1 и крышки 2. Контактный стержень 5 приводят в соприкосновение с верхней поверхностью образца 4 и фиксируют относительно корпуса 1. Внутренний объем корпуса продувают газом-носителем и включают нагрев тигля 3 от источника 6 питания. В момент начала плавления образца 4 его размер в вертикальном направлении начинает уменьшаться и контакт между образцом и стержнем 5 прерывается. По сигналу схемы 7 индикации начала плавления образца нагревание тигля 3 от источника 6 питания прекращается. Выделившийся при нагреве образца водород с газом-носителем поступает в детектор (не показан), в котором определяется концентрация водорода в сплаве алюминия.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность определения водорода в сплавах из алюминия, упростить и ускорить процедуру проведения анализа.

Источники информации

1. ГОСТ 21132.1-98 Алюминий и сплавы алюминия. Метод определения водорода. Россия, 21.01.1999 г.

2. Способ определения содержания водорода в алюминиевых сплавах. Патент РФ №2095780, G01N 1/28, 10.11.1997 г. (прототип).

1. Способ определения водорода в сплавах алюминия путем нагрева образца в токе газа-носителя и фиксации водорода, выделяемого из образца, отличающийся тем, что в процессе нагрева следят за геометрическими параметрами образца и в момент их изменений при начале плавления прекращают нагрев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве геометрического параметра образца используют один из его размеров в вертикальном или горизонтальном направлениях, а определение момента изменения размера осуществляют посредством бесконтактного преобразователя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве геометрического параметра образца используют его размер в вертикальном направлении, а определение момента изменения размера осуществляют посредством контактного преобразователя.