应用案例 | 使用元素分析仪测试金属中的氢含量

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近年来在汽车制造、航空及宇航工业上所使用的高强度结构钢, 在低于断裂强度拉伸应力的持续作用下，材料经过一段时期后会突然脆断，称为滞后破坏。研究表明这是由于金属中低含量的氢所引起的, 类似现象在钛合金、铝合金、甚至镍基高温合金中也有发生。因此有必要对金属的氢脆问题进行深入的研究及预防。

氢脆是指金属材料在冶炼、加工、热处理、酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象。
利用元素分析仪直接检测材料中的氢元素含量是分析氢脆的一种方法。

01 样品准备

(1)将样品切割或粉粹成1g大小左右的颗粒，该样品为高轻度不锈钢。
(2)清除样品表面的污染。

02 仪器设备

ELEMENTRAC ONH系列采用惰性气体熔融技术，将样品在脉冲炉中加热超过3000℃，用红外吸收法测定氧含量，热导法测定氮和氢含量。
ELEMENTRAC ONH系列可以单独测定无机样品中的氧(O)、氮(N)、氢(H)，或者氧氢(OH)、氧氮(ON)、 ONH(氧氮氢)任意组合。对无机样品中的氧、氮、氢元素进行精确可靠的分析。
ELEMENTRAC ONH分析仪具有以下优势：

（1）封闭气体系统降低载气消耗，同时提供高灵敏度
（2）可使用更为经济的氩气作为载气
（3）分析时间短
（4）可搭配自动进样器和自动清扫除尘功能
（5）不需要折叠镍囊
（6）直接分析样品量高达2000mg
（7）维护保养方便以及低损耗

03 实验原理

1.样品中的氧氮氢通过高温加热被释放出来。氧转化为 CO，催化剂将 CO 氧化成CO2。红外检测池用于检测出CO2 的含量， N和H的含量则通过热导池测出。

2.分析过程中的化学反应：
（1）OH 模式：
a) N2 作载气，样品释放出CO, CO2, N2 和H2
b) CO 被催化氧化为CO2
c) CO2 在红外池中检测
d) CO2 检测完之后，被补集器除去，只留下H2 和载气N2
e) H2 在热导池中检测

（2） ON 模式：
a) He 或Ar 作为载气，样品释放出CO, CO2, N2 和H2
b) 在催化炉中， CO 氧化为CO2， H2 氧化为H2O。水通过水补集器被除去
c) CO2 在红外池中检测
d) CO2 检测完之后，被补集器除去，只留下N2 和载气（He 或Ar）

e) N2 在热导池中检测