Особенности определения высоких содержаний водорода в титановых сплавах эмиссионным спектральным методом

В связи с появлением новых технологических процессов термоводородной обработки титановых сплавов потребовалось определение высоких содержаний водорода в металле. Интерес к состоянию и составу поверхностных слоев предполагает целесообразность применения спектрального эмиссионного метода анализа. О методике определения десятых долей процента водорода в литературе не сообщалось. Применение условий, рекомендованных отраслевым стандартом, оказалось непригодным. Необходимы также стандартные образцы с высокими содержаниями водорода и новые методические условия для их определения. В ходе работы созданы стандартные образцы предприятия, содержащие от 0,04 до 0,5 % масс. водорода. Исследованы различные способы повышения чувствительности определения высоких содержаний водорода (уменьшение энергии импульсного разряда, замена материала противоэлектрода на алюминиевый сплав или вольфрам). Разработаны методические условия для определения 0,02 - 0,5 % масс. водорода. Электрическая эрозия пробы по диаметру может составлять от 0,5 до 1,0 мм. Методика может быть использована для анализа ограниченных зон в полуфабрикатах и изделиях и применена для образцов различных форм и размеров.

эмиссионный спектральный метод, определение водорода, стандартные образцы состава, импульсный разряд, противоэлектрод, электрическая эрозия пробы, чувствительность, погрешность, emission spectral method, determination of hydrogen content, standard samples of composition, mass fraction, pulsed discharge, a counter electrode, electrical erosion of the sample, sensitivity, mean square deviation of the hydrogen determination

1. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 7 - 17.

2. Каблов Е. Н. ВИАМ - направление главного удара / Наука и жизнь. 2012. № 6. С. 14 - 18.

3. Антипов В. В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 157 - 167.

4. Ночовная Н. А., Иванов В. И., Алексеев Е. Б., Кочетков А. С. Пути оптимизации эксплуатационных свойств сплавов на основе интерметаллидов титана / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 196 - 206.

5. Пат. 2405849 РФ. Интерметаллидный сплав на основе титана / Каблов Е. Н., Иванов В. И., Ночовная Н. А., Савельев Ю. Г. Опубл. 28.10.2009.

6. Орлов М. Р. Стратегические направления развития испытательного центра «ВИАМ» / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 387 - 393.

7. Проходцева Л. В., Филонова Е. В., Наприенко С. А., Моисеева Н. С. Исследование закономерностей развития процессов разрушения при циклическом нагружении сплава ВТ-41 / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 407 - 412.

8. Хорев А. И., Ночовная Н. А., Яковлев А. Л. Микролегирование редкоземельными металлами титановых сплавов / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 206 - 212.

9. Якимова А. М. Влияние водорода и кислорода на свойства и структуру титановых сплавов: автореф. дис.. канд. техн. наук. - М., 1960. - 23 с.

10. Колачев Б. А. Водородная хрупкость цветных металлов. - М.: Металлургия, 1966. - 256 с.

11. Мороз Л. С., Чечулин Б. Б. Водородная хрупкость металлов. - М.: Металлургия, 1967. С. 140 - 141.

12. Гуревич С. М. К вопросу о влиянии водорода на склонность к трещинам и механические свойства сварных соединений титана / Автоматическая сварка. 1957. № 1. С. 8 - 13.

13. Михайлов А. С., Крылов Б. С. Склонность сварных соединений из титановых сплавов к замедленному растрескиванию / МиТОМ. 1962. № 4. С. 48 - 53.

14. Каганович И. Н., Шихалеева Т. В. Наводороживание титановых сплавов при травлении / МиТОМ. 1963. № 3. С. 39 - 40.

15. Пивоварова Л. Н., Батраков В. П. Химическая обработка поверхности титановых сплавов. - В кн.: Легкие сплавы в народном хозяйстве. - М.: ОНТИ, 1975. С. 125 - 130.

16. Кокнаев Р. Г., Локшин Ф. Л. Влияние травления на параметры решетки сплава ВТ15 / Технология легких сплавов. 1969. № 2. С. 64 - 67.

17. Фишгойт А. В., Иванова Т. В. Определение коэффициента диффузии водорода в сплавах титана с использованием закономерностей абсорбции водорода при химическом травлении. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 67.

18. Ильин А. А., Колачев Б. А., Носова В. К. Достижения и перспективы водородной технологии производства и обработки титановых сплавов. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 31.

19. Ильин А. А., Скворцова С. В., Клубова Е. В., Зеленина Т. В. Исследование влияния водорода на формирование структуры в альфа-титановых сплавах. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 87.

20. Ильин А. А., Коллеров М. Ю., Осинцева Н. О. Формирование фазового состава и структуры в сплавах системы титан - ванадий - водород при термической обработке. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 88.

21. Мамонов А. М., Кусакина Ю. Н., Кононенко Н. В. Влияние водорода на кинетику упорядочения в жаропрочном титановом сплаве с интерметаллидным упрочнением. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 97.

22. Ильин А. А., Скворцова С. В., Шибер И. А., Фенина И. В. Фазовые и структурные превращения в титановом сплаве ТС6 под действием водорода. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 99.

23. Афонин В. Е., Овчинников А. В. Исследование закономерностей деформации бета-фазы титанового сплава ВТ1-0, легированного водородом. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 101.

24. Овчинников А. В., Носов В. К. Водородное пластифицирование титановых сплавов ВТ20 и ВТ25У в интервале температур 350 - 700 °C. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 103.

25. Егорова Ю. Б., Талалаев В. Д. Оценка оптимальных режимов механоводородной обработки титановых сплавов. - В сб. докл. II Международной конференции «Водородная обработка материалов». - Донецк: Инженерная академия Украины. Донецкий инженерно-физический институт, 1998. С. 106.

26. Свентицкий Н. С., Сухенко К. А., Галлонов П. П. и др. Спектральный анализ титана и его сплавов на азот, водород и кислород / Заводская лаборатория. 1956. Т. 22. № 6. С. 668 - 673.

27. Боровский И. Б., Скотников С. А. Аппаратура и методика спектрального определения водорода в титане. - В кн.: Титан и его сплавы. Вып. 2. Металлургия титана. - М.: АН СССР, 1969. С. 165 - 173.

28. Буянов Н. В., Вашков О. И., Гаврилова В. К., Коротков В. Ф. Спектральное определение водорода в титане. - В кн.: Титан и его сплавы. Вып. 2. Металлургия титана. - М.: АН СССР, 1969. С. 174 - 178.

29. Карпов Ю. А. Спектральный анализ в аналитическом контроле металлургического производства / Стандартные образцы. 2012. № 1. С. 3 - 6.

30. Каблов Е. Н., Морозов Г. А., Крутиков В. Н., Муравская Н. П. Аттестация стандартных образцов состава сложнолегированных сплавов с применением эталона / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 2. С. 9 - 11.

31. Летов А. Ф., Карачевцев Ф. Н., Гундобин Н. В., Титов В. И. Разработка стандартных образцов состава сплавов авиационного назначения / Авиационные материалы и технологии. 2012. Специальный выпуск. С. 393 - 398.

32. Якимова А. М. Взаимодействие титана с водородом. - В сб.: Анализ газов в металлах. Труды по аналитической химии. - М.: Изд. АН СССР, 1960. С. 142.

33. Сухенко К. А., Григорова В. С., Линдстрем И. С. Об определении газовых примесей в тугоплавких металлах и сплавах спектральным методом. В кн.: Методы определения и исследования состояния газов в металлах. - М.: Наука. 1968. С. 142.

34. Матюгина И. В., Плинер Ю. Л., Усов В. Н. Стандартные образцы для спектрального определения водорода в титановых сплавах / Журн. прикладной спектроскопии. 1972. Т. 17. № 1. С. 13 - 15.

35. Галактионова Н. А. Водород в металлах. - М.: Металлургия, 1967. С. 113, 120.

36. Туровцева З. М., Кунин Л. Л. Анализ газов в маталлах. - М.-Л.: Изд. АН СССР, 1959. С. 27, 53.

37. ОСТ 1.90034-81. Сплавы титановые. Метод спектрального определения содержания водорода. - 14 с.

38. Исаев Н. Г. Усовершенствование спектрального метода определения водорода в титановых сплавах / Заводская лаборатория. 1960. Т. 26. № 5. С. 577.

39. Григорьев Л. И., Силькис Э. Г. Применение фотоэлектронной кассеты ООО «Морс» для определения водорода в титане. - В сб. материалов XI Всероссийского семинара по спектральному анализу промышленных материалов и объектов экологии. - СПб.: Аналитика. 2003. С. 9.

40. Зайдель А. Н., Калитеевский Н. И., Липис Л. В., Чайка М. П. Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов. - М.-Л.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. С. 199 - 200.

41. Барашева Т. В., Давыдов Д. М., Летов А. Ф., Тишин И. Г. О возможности уменьшения глубины слоя исследуемого материала при определении содержания водорода в титановых сплавах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 2. С. 18 - 21.

42. Таганов К. И. Некоторые исследования по переносу вещества в разряде при спектральном анализе / Доклады АН СССР. Серия Физическая. 1950. Т. 14. № 5. С. 634 - 635.

43. Мальцев М. Г. Исследование некоторых закономерностей контактно-искрового переноса вещества. - В сб.: Методы эмиссионного локального и микроспектрального анализа. Ч. II. - Л.: ЛДНТП, 1964. С. 37 - 53.

44. Барашева Т. В., Давыдов Д. М., Тишин И. Г. Об усовершенствовании спектрального эмиссионного метода определения водорода в титановых сплавах. - В сб. материалов Всероссийской конференции по аналитической спектроскопии. - Краснодар, 2012. С. 109.

45. ГОСТ 8.531-2002. Стандартные образцы состава монолитных и дисперсных материалов. Способы оценивания однородности. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002.

46. РМГ 53-2002. Стандартные образцы. Оценивание метрологических характеристик с использованием эталонов и образцовых средств измерения. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.

47. ГОСТ 24956-81. Титан и сплавы титановые. Метод определения водорода. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. - 14 с.