[实用新型]一种镁合金含氢量快速检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于有色合金质量检测领域，具体涉及镁合金含氢量的检测方法及其装置。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、减振性和散热性好等优点，在汽车、通讯设备和电子行业中得到了日益广泛的应用。但镁合金铸件中显微气孔的存在，严重地影响镁合金的力学性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。显微气孔的形成完全是H₂析出起了主要作用。因此，必须严格控制镁合金含氢量。而要控制镁合金含氢量，就必须有相应的检测方法。

镁合金含氢量的检测方法大体上可分为二类：真空萃取法和惰性熔融法。真空萃取法是测定金属中气体含量的经典方法。它不仅能测定镁中的氢，而且也能测定铝和钢铁中的含氢量。其原理是先用镁熔液浇注成固态样品，然后从镁样品中抽真空萃取氢，再将萃取的氢气在气相色谱仪中分析从而确定氢含量的检测方法。真空萃取法测试精确，数据可靠，但真空萃取法非常耗时，且需要有经验的操作员。样品准备和抽取需要至少5小时，设备的维护也比较困难。

惰气熔融法可以测定镁中氧、氢和氮，测试的样品可以为粉末状样品或尺寸不大的样品。其原理是自配浴料，将浴料放在石墨坩埚底部，与坩埚一起预热脱气，试样采用锡囊(或锡箔)助熔剂包裹，投入到已预脱气的炽热石墨坩埚中。通过脉冲电极炉加热，加热熔融后,氢通过热分解释放。氩载气将释放的气体带入检测器,检测原理为热导法。惰气熔融法虽然能检测出镁合金中的含氢量，但镁挥发污染将降低分析温度或加热功率，当分析温度或加热功率过低可能造成气体元素释放提取不完全，造成测量结果偏低，同时测试时间较长。

综上所述，真空萃取法测试虽然可靠和精确，但取样要求高，测试时间长；惰气熔融法能测量镁合金中的氢，但测量结果不精确，测试时间也较长。因此，一种适合现场检测的简单、直接、快速和精确的测氢装置是镁合金测氢技术发展的方向。

发明内容

鉴于现有的检测方法的不足之处，本实用新型提出一种新的镁合金含氢量检测装置，该装置旨在将检测方法的快速性和精确性集于一身，达到现场检测镁合金含氢量的目的。

本实用新型提供了一种镁合金含氢量检测装置，该检测装置由快速加热系统，真空系统，实时图像处理系统和PLC微处理系统四部分构成；所述快速加热系统由高温电极垫片、加热电极、石墨坩埚和镁合金样本组成；所述真空系统由底座、上盖、玻璃、电磁阀和真空泵组成；所述实时图像处理系统由光源、高速摄像头、DSP器件及接口转换线构成；所述PLC微处理系统由热电偶、微压元件、PLC微处理器及打印机组成。

所述高速摄像头通过DSP器件与PLC微处理器相连，所述真空泵通过电磁阀与上盖相连，所述高速摄像头通过DSP器件与PLC微处理器相连，所述热电偶与PLC微处理器相连，所述PLC微处理器与打印机相连，所述上盖和位于其正上方的玻璃设计成一体，所述底座与上盖之间设有密封圈。

本实用新型镁合金含氢量的检测方法是:镁合金快速熔化成熔液后，真空系统抽取真空，镁熔液中的原子氢就会聚集成氢气，随着真空度增大，氢气就会在镁熔液表面析出。当第一氢气泡停留在熔液表面时，熔液中的氢分压与熔液上方的氢分压相等，通过微压传感器就能将此氢分压检测出来，镁熔液的温度可以通过热电偶进行检测，再由PLC微处理系统根据含氢量数学模型完成快速检测。实时图像处理系统必须保证对第一气泡进行精确识别，超前或滞后都将带来测量精度的偏差，这里选用高速摄像头、DSP嵌入式图像处理系统等硬件以及经过优化设计的程序算法软件来保证第一气泡的实时检测，从而达到提高测量精确度的目的。

镁熔液含氢量检测数学模型：这里A、B是与合金成分有关的常数；C_H是含氢量，cm³/100gMg；P_H是氢分压，Pa；T是镁熔液温度，K。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

(1)PLC微处理系统及真空系统保证了含氢量检测的快速性；实时图像处理系统对第一气泡析出精确识别提高了含氢量检测的精确度；所以该检测装置具有快速和精确度高的特征，达到现场检测镁合金含氢量的目的；

(2)该检测装置对控制镁合金质量及提高其力学性能具有重要的科学意义和实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型镁合金含氢量检测方法技术原理图。

图2为本实用新型镁合金含氢量检测装置结构示意图。