DB34T 4738-2024等離子體環(huán)境中金屬材料的氫滲透性能測試方法

34DB34/T4738—2024等離子體環(huán)境中金屬材料的氫滲透性能測試方法Testmethodforhydrogenpermeationperformanceofmetalmaterialsinplasmaenvironment2024-04-15發(fā)布2024-05-15實施安徽省市場監(jiān)督管理局發(fā)布.I 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定1本文件適用于等離子體環(huán)境中金屬材料的氫滲透性能的測試，氘滲透GB/T3634.2-2011氫氣第2部分：純氫GB/T30074用電化學(xué)技術(shù)測量金屬中氫滲透（吸GB/T36176真空技術(shù)氦質(zhì)2標(biāo)引序號說明：1——等離子體；2——氫離子注入試樣上表面；3——試樣；4——氫原子在試樣內(nèi)部擴散；5——試樣下表面氫原子結(jié)合為氫氣分子；6——氫高濃度表面；7——氫濃度分布；8——氫低濃度表面。5.2試樣宜使用濕式砂輪或者冷卻液條件下的電火花切割為圓盤狀，直徑不小于20mm,直小于10,試驗厚度與目標(biāo)厚度的偏差不超過5%。5.3試樣上下表面拋光，表面粗糙度不大于1μm。6.1宜采用微波源等可長時間穩(wěn)態(tài)運行的無電極等離6.2等離子體放電腔室漏率應(yīng)不大于1×10?Pam3/s。6.3質(zhì)譜儀性能應(yīng)符合GB/T33864-2017中第5章的要求。6.4標(biāo)準(zhǔn)漏孔應(yīng)按JJF1833-2020中第7、8、9章的要求進行校準(zhǔn)。6.5偏壓電源輸出電壓不低于100V。6.6測試裝置示意圖如圖2所示。3標(biāo)引序號說明：1——等離子體；2——等離子體放電腔室；3——朗繆爾單探針；4——熱電偶；5——溫度記錄儀；6——試樣；7——試樣臺；8——非接觸式加熱器；9——偏壓線；10——偏壓電源；11——陶瓷絕緣子；12——滲透管路；13——真空閥；14——標(biāo)準(zhǔn)漏孔及漏瓶；15——質(zhì)譜儀；16——滲透管路真空計；17——滲透管路分子泵；18——滲透管路角閥；19——滲透管路機械泵；20——等離子體放電腔室真空計；21——等離子體放電腔室分子泵；22——等離子體放電腔室角閥；23——等離子體放電腔室機械泵。4通過法蘭將試樣密封于試樣臺，測量固定擋板孔徑大小，計啟動等離子體放電腔室機械泵和滲透管路機械泵，待真空度優(yōu)于10Pa，開啟等離子體放電腔室分子泵和滲透管路分子泵，直至等離子體放電腔室和滲透管路真空開啟溫度記錄儀，加熱試樣至測試溫度以上30℃,保溫2h。記錄荷質(zhì)比信號至少應(yīng)包含2、3、4、18、19、20。預(yù)熱質(zhì)譜儀燈絲30min以上，直至所記錄荷質(zhì)比信將朗繆爾單探針頭置于試樣中心正前方10mm位置，測量伏安特性曲線，至少重復(fù)測量5次，結(jié)束后若采用氫等離子體，待荷質(zhì)比信號2穩(wěn)定后，記錄穩(wěn)態(tài)滲透電流值I∞;若采用氘等離子體，待荷質(zhì)5打開標(biāo)準(zhǔn)漏孔，待質(zhì)譜儀的氫或氘荷質(zhì)比信號穩(wěn)定后，記錄氣瓶氣壓P、標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率ScalibF——標(biāo)定系數(shù)，單位為分子數(shù)每安培秒（molecules/（A?s））；Scalib——標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率，單位為分子數(shù)每秒（molecules）；Icalib——穩(wěn)態(tài)標(biāo)定質(zhì)譜儀電流，單位為安培（A）。J∞——氫穩(wěn)態(tài)滲透通量，單位為原子數(shù)每平方米秒（atoms/（m2?s））；I∞——穩(wěn)態(tài)滲透時質(zhì)譜儀電流值，單位為安培（A）；9測試報告6(資料性)朗繆爾單探針伏安特性曲線計算等離子體參數(shù)對朗繆爾單探針施加掃描電壓獲得典型伏安特性曲線如圖電子飽和區(qū)電子飽和區(qū)Ie離子飽和區(qū)I(4)可圖A.1伏安特性曲線示例A.2等離子體參數(shù)計算A.2.1懸浮電位A.2.2電子溫度A.2.3等離子體電位對于氫、氘等離子體，其等離子體電位按公式(A.1)計算。A.2.4電子密度7ne——電子密度，單位為每立方米）；Ie——電子飽和電流，單位為安培（A）；Apr——朗繆爾探針收集面積，單位