本發(fā)明涉及一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置及方法，具體屬于金屬及金屬熔體中定氫技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氫對(duì)鋁及鋁合金性能的危害非常之大，因氫量過(guò)高造成的廢品率約占全部鋁鑄件廢品的一半。一般含氫量應(yīng)<0.1～0.15cm³/100g用于航空航天工業(yè)等重要部件的則要求<0.05cm³/100g。氫在鋁中的溶解度與其他金屬相比雖不大，但在液態(tài)鋁中和固態(tài)鋁中的溶解度則有很大差別，可達(dá)20:1。因此，鋁及其合金在凝固時(shí)由于含氫造成諸如力學(xué)性能、內(nèi)部質(zhì)量大為下降等許多缺陷。氫在鋁中不但造成宏觀缺陷，而且影響組織結(jié)構(gòu)，對(duì)于強(qiáng)度、疲勞、韌性、耐腐、陽(yáng)極氧化等一系列性能都有影響。

目前用于測(cè)定鋁合金熔體中含氫量的方法己有許多，但往往存在測(cè)試精度不夠，受夾雜物的影響較大，易誤判；或者是精度高，但取樣要求也高，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，難以用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)；又或者是裝置對(duì)環(huán)境要求較高，難以用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等缺陷。此外，現(xiàn)有的定氫測(cè)試裝置以Telegas和ASCAN為代表的閉路循環(huán)法，雖為在線監(jiān)測(cè)，卻屬間斷測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為8-10分鐘。因此，研究一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，測(cè)試時(shí)間短，能夠自動(dòng)測(cè)試和計(jì)算結(jié)果，顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，能夠快速、準(zhǔn)確地自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)記錄和自動(dòng)計(jì)算分析結(jié)果，定氫方法步驟簡(jiǎn)單。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕、數(shù)據(jù)采集模塊、中央控制器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、測(cè)溫傳感器、回路電極、定氫探頭和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶組成；所述中央控制器分別與可觸控屏幕、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器相連，所述定氫探頭分別與數(shù)據(jù)采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶相連，所述測(cè)溫傳感器和回路電極分別與數(shù)據(jù)采集模塊相連。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，定氫探頭包括固體電解質(zhì)管、連接管、電極引線、進(jìn)氣管和排氣管，所述固體電解質(zhì)管開(kāi)口端與連接管連接；進(jìn)氣管一端連接標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶，另一端通過(guò)連接管封閉端進(jìn)入連接管內(nèi)，并延伸到接近固體電解質(zhì)管底部?jī)?nèi)壁；排氣管在連接管封閉端或者側(cè)壁處，電極引線一端與固體電解質(zhì)管底部?jī)?nèi)壁連接，另一端與數(shù)據(jù)采集模塊相連接。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，固體電解質(zhì)管為單端開(kāi)口管，管的內(nèi)徑為4～8mm，厚度為0.8～1.2mm，長(zhǎng)度為5～20mm。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，連接管為剛玉管、石英管或陶瓷管；電極引線為鎳絲、不銹鋼絲、銅絲、鉑絲或鉑銠絲。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度采集模塊和電壓采集模塊，溫度采集模塊與測(cè)溫傳感器相連，電壓采集模塊分別與定氫探頭和回路電極相連。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，可觸控屏幕為電容式觸控屏或電阻式觸控屏；中央控制器為PLC，CPU或單片機(jī)；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器為固態(tài)類存儲(chǔ)器或磁盤(pán)類存儲(chǔ)器。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置中，測(cè)溫傳感器為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶或S型鉑銠-鉑熱電偶；回路電極為金屬陶瓷電極、鋼絲、銅絲、鎳絲、鉑絲或鉑銠絲。

一種采用前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置的定氫方法，包括以下步驟：

S1、先將測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭放置于待測(cè)熔體上方低于5cm處進(jìn)行預(yù)熱5分鐘，同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶，控制氫氣流速，作為參比電極；將預(yù)熱后的測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭插入待測(cè)熔體，開(kāi)始測(cè)試；

S2、由回路電極和定氫探頭組成的測(cè)氫傳感器測(cè)得數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊，同時(shí)測(cè)溫傳感器采集溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊傳輸至中央控制器，經(jīng)中央控制器計(jì)算后得到熔體中氫含量。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫方法，步驟S1中，控制氫氣流速5～50mL/min。

前述用于鋁及鋁合金熔體中的定氫方法，步驟S1中，插入待測(cè)熔體中，插入待測(cè)金屬熔體深度為大于3cm。采用本發(fā)明中的插入深度范圍，測(cè)量精度高。

本發(fā)明裝置的工作原理是：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶向定氫探頭中輸入氫氣作為參比電極；定氫探頭插入待測(cè)熔體中，由于熔體中氫的濃度與參比電極的氫濃度不同，經(jīng)定氫探頭的固體電解質(zhì)管將兩者的氫濃度差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)電極引線傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊；同時(shí)測(cè)溫傳感器采集溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂破?；中央控制器通過(guò)如下公式進(jìn)行計(jì)算得到熔體中的氫含量：

式中：E為電動(dòng)勢(shì)，V；R為氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；F為法拉第常數(shù)，96500C/mol；T為絕對(duì)溫度，K；為已知的參比電極標(biāo)準(zhǔn)氫分壓，Pa；為鋁液或鋁合金中待測(cè)的氫分壓，Pa。

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的定氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在進(jìn)行鋁及鋁合金熔體的定氫測(cè)試前,先點(diǎn)擊可觸控屏幕上的電源按鈕,開(kāi)啟測(cè)試裝置。在定氫裝置開(kāi)啟后,將測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭放置在熔體上方低于5cm處，預(yù)熱5分鐘。同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶，控制氫氣流速，作為參比電極。預(yù)熱5分鐘后，將測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭同時(shí)插入熔體內(nèi)，點(diǎn)擊可觸控屏幕上開(kāi)始測(cè)試按鈕，開(kāi)始定氫測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，熔體與參比電極的氫的濃度差會(huì)通過(guò)定氫探頭轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊中電壓采集模塊，同時(shí)溫度數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)溫傳感器采集后傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊中溫度采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給中央控制器，經(jīng)中央控制器計(jì)算后，將實(shí)時(shí)氫含量數(shù)據(jù)傳輸給可觸控屏幕和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，分別用于實(shí)時(shí)顯示和儲(chǔ)存。在測(cè)試開(kāi)始的10-90s內(nèi)，系統(tǒng)將達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所得測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)也達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)中央控制器計(jì)算出的熔體內(nèi)的氫含量即為最終結(jié)果。測(cè)試結(jié)束后，將測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭提升離開(kāi)熔體內(nèi)部，并置于熔體上方低于5cm處進(jìn)行冷卻。點(diǎn)擊可觸控屏幕上的電源按鈕，關(guān)閉測(cè)試裝置。如果需要進(jìn)行多次測(cè)量，則重復(fù)上述過(guò)程，其中需保證測(cè)溫傳感器、回路電極和定氫探頭在熔體上方低于5cm，可進(jìn)行下次測(cè)量。本申請(qǐng)裝置測(cè)試過(guò)程中不用取樣，直接在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)試，方便、快速、直接是本裝置的優(yōu)點(diǎn)。

圖2是本發(fā)明優(yōu)選采用一種實(shí)施例的定氫探頭結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的定氫裝置中參比電極，采用的是包含有已知濃度標(biāo)準(zhǔn)氫的混合氣體，其中氫氣的體積濃度為：其余為高純氬氣或高純氦氣。本發(fā)明的定氫探頭包括固體電解質(zhì)管、連接管、電極引線、進(jìn)氣管和排氣管，固體電解質(zhì)管開(kāi)口端與連接管連接；進(jìn)氣管一端連接標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶，另一端通過(guò)連接管封閉端進(jìn)入連接管內(nèi)，并延伸到接近固體電解質(zhì)管底部?jī)?nèi)壁；排氣管在連接管封閉端或者側(cè)壁處，電極引線一端與固體電解質(zhì)管底部?jī)?nèi)壁連接，另一端與數(shù)據(jù)采集模塊相連接。測(cè)試時(shí)，開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶，標(biāo)準(zhǔn)氫氣由進(jìn)氣管進(jìn)入，由排氣管流出，作為參比電極。標(biāo)準(zhǔn)氫參比電極置于定氫探頭中，同熔體中氫形成濃差電池，通過(guò)固體電解質(zhì)管將兩者的濃度差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電極引線傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊中的電壓采集模塊，方便、快捷顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，提升了測(cè)量的精確度。由回路電極和定氫探頭組成的測(cè)氫傳感器可實(shí)現(xiàn)在線、直接、快速、連續(xù)或間斷檢測(cè)鋁和鋁合金熔體中的氫，測(cè)量靈敏度達(dá)到：0.001mLH₂/100g Al。

固體電解質(zhì)管材料優(yōu)選采用ZL2016103258724或ZL2016103271038中的電解質(zhì)，即電解質(zhì)通式為CaZr_1-x-y-zIn_xSn_yY_zO_3-a(0.05≤x≤0.25，0<y≤0.25，0<z≤0.25)或BaCe_1-x-y-zIn_xSn_yY_zO_3-a(0.01≤x≤0.25，0<y≤0.25，0<z≤0.25)。可以有效提升電導(dǎo)率，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，從而保障裝置測(cè)試的準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。

本發(fā)明的定氫裝置的測(cè)量范圍為0～1.0mL/100gAl。

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明提供一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，具有自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)記錄和自動(dòng)分析計(jì)算結(jié)果功能，能夠減少了測(cè)試中的人員操作失誤及提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性?？梢詫?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄，實(shí)時(shí)顯示，測(cè)量結(jié)果更加精確。本發(fā)明的定氫裝置，測(cè)試時(shí)間短，測(cè)試精度高，簡(jiǎn)單易操作。本發(fā)明的定氫方法步驟簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果高效、準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的定氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的定氫探頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中附圖標(biāo)記的含義：圖1：1-可觸控屏幕，2-數(shù)據(jù)采集模塊，3-中央控制器，4-數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，5-測(cè)溫傳感器，6-回路電極，7-定氫探頭，8-標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶,21-溫度采集模塊,22-電壓采集模塊；圖2：71-固體電解質(zhì)管，72-連接管，73-電極引線，74-進(jìn)氣管，75-排氣管。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。

實(shí)施例1

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。

實(shí)施例2

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。其中，數(shù)據(jù)采集模塊2包括溫度采集模塊21和電壓采集模塊22，溫度采集模塊21與測(cè)溫傳感器5相連，電壓采集模塊22分別與定氫探頭7和回路電極6相連。

實(shí)施例3

如圖1所示，一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。其中，數(shù)據(jù)采集模塊2包括溫度采集模塊21和電壓采集模塊22，溫度采集模塊21與測(cè)溫傳感器5相連，電壓采集模塊22分別與定氫探頭7和回路電極6相連。中央控制器3為PLC；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4為固態(tài)類存儲(chǔ)器；可觸控屏幕1為電容式觸控屏；回路電極6為銅絲。測(cè)溫傳感器5為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶。

實(shí)施例4

如圖1所示，一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。其中，數(shù)據(jù)采集模塊2包括溫度采集模塊21和電壓采集模塊22，溫度采集模塊21與測(cè)溫傳感器5相連，電壓采集模塊22分別與定氫探頭7和回路電極6相連。中央控制器3為PLC；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4為固態(tài)類存儲(chǔ)器；可觸控屏幕1為電容式觸控屏；回路電極6為銅絲。測(cè)溫傳感器5為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶。

如圖2所示，定氫探頭7包括固體電解質(zhì)管71、連接管72、電極引線73、進(jìn)氣管74和排氣管75，所述固體電解質(zhì)管71開(kāi)口端與連接管72連接；進(jìn)氣管74一端連接標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，另一端通過(guò)連接管72封閉端進(jìn)入連接管72內(nèi)，并延伸到接近固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁；排氣管75在連接管72封閉端或者側(cè)壁處，電極引線73一端與固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁連接，另一端與數(shù)據(jù)采集模塊2相連接。固體電解質(zhì)管71為單端開(kāi)口管，管的內(nèi)徑為4mm，厚度為0.8mm，長(zhǎng)度為5mm。連接管72為剛玉管。電極引線73為鎳絲。

實(shí)施例5

如圖1所示，一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。其中，數(shù)據(jù)采集模塊2包括溫度采集模塊21和電壓采集模塊22，溫度采集模塊21與測(cè)溫傳感器5相連，電壓采集模塊22分別與定氫探頭7和回路電極6相連。中央控制器3為CPU；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4為磁盤(pán)類存儲(chǔ)器；可觸控屏幕1為電阻式觸控屏；回路電極6為金屬陶瓷電極。測(cè)溫傳感器5為S型鉑銠-鉑熱電偶。

如圖2所示，定氫探頭7包括固體電解質(zhì)管71、連接管72、電極引線73、進(jìn)氣管74和排氣管75，所述固體電解質(zhì)管71開(kāi)口端與連接管72連接；進(jìn)氣管74一端連接標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，另一端通過(guò)連接管72封閉端進(jìn)入連接管72內(nèi)，并延伸到接近固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁；排氣管75在連接管72封閉端或者側(cè)壁處，電極引線73一端與固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁連接，另一端與數(shù)據(jù)采集模塊2相連接。固體電解質(zhì)管71為單端開(kāi)口管，管的內(nèi)徑為8mm，厚度為1.2mm，長(zhǎng)度為20mm。連接管72為石英管。電極引線73為不銹鋼絲。

實(shí)施例6

如圖1所示，一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置，由可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2、中央控制器3、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、測(cè)溫傳感器5、回路電極6、定氫探頭7和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8組成；所述中央控制器3分別與可觸控屏幕1、數(shù)據(jù)采集模塊2和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4相連，所述定氫探頭7分別與數(shù)據(jù)采集模塊2和標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8相連，所述測(cè)溫傳感器5和回路電極6分別與數(shù)據(jù)采集模塊2相連。其中，數(shù)據(jù)采集模塊2包括溫度采集模塊21和電壓采集模塊22，溫度采集模塊21與測(cè)溫傳感器5相連，電壓采集模塊22分別與定氫探頭7和回路電極6相連。中央控制器3為單片機(jī)；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4為固態(tài)類存儲(chǔ)器；可觸控屏幕1為電容式觸控屏；回路電極6為鋼絲。測(cè)溫傳感器5為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶。

如圖2所示，定氫探頭7包括固體電解質(zhì)管71、連接管72、電極引線73、進(jìn)氣管74和排氣管75，所述固體電解質(zhì)管71開(kāi)口端與連接管72連接；進(jìn)氣管74一端連接標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，另一端通過(guò)連接管72封閉端進(jìn)入連接管72內(nèi)，并延伸到接近固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁；排氣管75在連接管72封閉端或者側(cè)壁處，電極引線73一端與固體電解質(zhì)管71底部?jī)?nèi)壁連接，另一端與數(shù)據(jù)采集模塊2相連接。固體電解質(zhì)管71為單端開(kāi)口管，管的內(nèi)徑為6mm，厚度為1.0mm，長(zhǎng)度為12mm。連接管72為陶瓷管。電極引線73為銅絲。

實(shí)施例1-6中回路電極6還可采用鎳絲、鉑絲或鉑銠絲，固體電解質(zhì)管71的材質(zhì)優(yōu)選采用ZL2016103258724或ZL2016103271038中的電解質(zhì)，即電解質(zhì)通式為CaZr_1-x-y-zIn_xSn_yY_zO_3-a(0.05≤x≤0.25，0<y≤0.25，0<z≤0.25)或BaCe_1-x-y-zIn_xSn_yY_zO_3-a(0.01≤x≤0.25，0<y≤0.25，0<z≤0.25)。電極引線73還可采用鉑絲或鉑銠絲。

工作過(guò)程：在進(jìn)行鋁及鋁合金熔體的定氫測(cè)試前,先點(diǎn)擊可觸控屏幕1上的電源按鈕,開(kāi)啟測(cè)試裝置。在定氫裝置開(kāi)啟后,將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7放置在熔體上方低于5cm處，預(yù)熱5分鐘。同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，標(biāo)準(zhǔn)氫氣由進(jìn)氣管74進(jìn)入，由排氣管75流出，控制氫氣流速，作為參比電極。預(yù)熱5分鐘后，將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7同時(shí)插入熔體內(nèi)，點(diǎn)擊可觸控屏幕1上開(kāi)始測(cè)試按鈕，開(kāi)始定氫測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，熔體與參比電極的氫形成濃度差，通過(guò)固體電解質(zhì)管71將兩者的濃度差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電極引線73傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊2中的電壓采集模塊22，同時(shí)溫度數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)溫傳感器5采集后傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2中溫度采集模塊21。數(shù)據(jù)采集模塊2將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給中央控制器3，經(jīng)中央控制器3計(jì)算后，將實(shí)時(shí)氫含量數(shù)據(jù)傳輸給可觸控屏幕1和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4，分別用于實(shí)時(shí)顯示和儲(chǔ)存。在測(cè)試開(kāi)始的10-90s內(nèi)，系統(tǒng)將達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所得測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)也達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)中央控制器3計(jì)算出的熔體內(nèi)的氫含量即為最終結(jié)果。測(cè)試結(jié)束后，將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7提升離開(kāi)熔體內(nèi)部，并置于熔體上方低于5cm處進(jìn)行冷卻。點(diǎn)擊可觸控屏幕1上的電源按鈕，關(guān)閉測(cè)試裝置。如果需要進(jìn)行多次測(cè)量，則重復(fù)上述過(guò)程，其中需保證測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7在熔體表面低于5cm處，可進(jìn)行下次測(cè)量。

實(shí)施例7-9是采用實(shí)施例1-6中的用于鋁及鋁合金熔體中的定氫裝置進(jìn)行定氫測(cè)試的方法。

實(shí)施例7

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫方法，包括以下步驟：

S1、先將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7放置于待測(cè)熔體上方低于5cm處進(jìn)行預(yù)熱5分鐘；同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，控制氫氣流速為5mL/min，作為參比電極；將預(yù)熱后的測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7插入待測(cè)熔體，插入待測(cè)金屬熔體深度為大于3cm，開(kāi)始測(cè)試；

S2、由回路電極6和定氫探頭7組成的測(cè)氫傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，同時(shí)測(cè)溫傳感器5采集溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊2傳輸至中央控制器3，經(jīng)中央控制器3計(jì)算后得到熔體中氫含量。

實(shí)施例8

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫方法，包括以下步驟：

S1、先將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7放置于待測(cè)熔體上方低于5cm處進(jìn)行預(yù)熱5分鐘；同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，控制氫氣流速為50mL/min，作為參比電極；將預(yù)熱后的測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7插入待測(cè)熔體，插入待測(cè)金屬熔體深度為大于3cm，開(kāi)始測(cè)試；

S2、由回路電極6和定氫探頭7組成的測(cè)氫傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，同時(shí)測(cè)溫傳感器5采集溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊2傳輸至中央控制器3，經(jīng)中央控制器3計(jì)算后得到熔體中氫含量。

實(shí)施例9

一種用于鋁及鋁合金熔體中的定氫方法，包括以下步驟：

S1、先將測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7放置于待測(cè)熔體上方低于5cm處進(jìn)行預(yù)熱5分鐘；同時(shí)開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)氫氣瓶8，控制氫氣流速為25mL/min，作為參比電極；將預(yù)熱后的測(cè)溫傳感器5、回路電極6和定氫探頭7插入待測(cè)熔體，插入待測(cè)金屬熔體深度為大于3cm，開(kāi)始測(cè)試；

S2、由回路電極6和定氫探頭7組成的測(cè)氫傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，同時(shí)測(cè)溫傳感器5采集溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊2，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊2傳輸至中央控制器3，經(jīng)中央控制器3通過(guò)如下公式進(jìn)行計(jì)算得到熔體中的氫含量：

式中：E為電動(dòng)勢(shì)，V；R為氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；F為法拉第常數(shù)，96500C/mol；T為絕對(duì)溫度，K；為已知的參比電極標(biāo)準(zhǔn)氫分壓，Pa；為鋁液或鋁合金中待測(cè)的氫分壓，Pa。