[发明专利]一种检测材料表层和表层之下氢缺陷的夹层结构试片

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料氢缺陷检测技术，特别涉及一种利用β射线和X射线在感光底片上造影来检测材料表层和表层之下氢缺陷的夹层结构试片。

背景技术

随着传统石油能源污染对环境的影响日趋严重，氢能源的清洁应用优势也愈加明显。氢气的储存方法包括压缩储氢、液化储氢和金属氢化物储氢等。最常用的是压缩储氢容器，压缩储氢容器对制造所用材料的强度和抗氢性能有更高要求，原因在于：容器存储压缩氢气后氢扩散进入金属材料内部，易在位错、晶界、杂质原子、夹杂物和微空洞等缺陷处聚集，直接影响金属材料的物理性质，使其变脆；或以分子状态存于金属材料内部，增加材料的内应力，导致其发生塑性变形，产生裂纹或鼓包，加速裂纹扩展，甚至发生脆性断裂。由此可见，与氢直接接触的容器材料需要具备足够强的抗氢损伤性能才能保证其在临氢环境中长期安全服役。

材料在冶炼、轧制以及后期加工变形过程中，材料内部微观结构都是不完整的，在显微镜下可以看到各种各样的缺陷，比如位错、晶界的间隙、杂质原子、夹杂物和微空洞等，这些缺陷都容易捕捉氢，称之为氢缺陷，也称氢陷阱，这些缺陷周围存在有各种应变场，捕捉材料中扩散来的氢原子，从而影响氢原子在材料中的滞留分布与滞留量，并进而影响材料相应部位的氢致损伤程度。由于材料的氢缺陷有深有浅，通常表层内(注：表层通常1μm厚)相比表层之下更深的内部，存在更严重的氢缺陷，因此，研究一种检测材料表层和表层之下氢缺陷的夹层结构试片，一次检测材料表层和表层之下氢缺陷具体位置的氢缺陷严重程度，更好的有针对性的采取应对措施，如根据表层或表层之下具体位置氢缺陷严重程度，采取局部加厚来延长储氢容器的使用寿命，具有现实指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用β射线和X射线在感光底片上造影来检测材料表层和表层之下氢缺陷的夹层结构试片，通过试片中上下两个感光底片上的显影，确定氢在被测材料表层和表层之下更深的内部具体位置存在的氢缺陷的严重程度和分布状况，根据被测材料相应位置氢致损伤程度采取应对措施，延长储氢容器使用寿命。对于提高储氢容器制造质量和安全使用，具有现实指导意义。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种检测材料表层和表层之下氢缺陷的夹层结构试片，包括感光底片、铝片，其特征在于：在铝片的正反面覆盖有感光底片，边缘用粘结材料或夹子固定。

所述铝片的厚度为3.0～6.0mm；

所述粘结材料为胶带、标贴纸或固体胶的一种。

本发明使用时，将储存在暗盒内的夹层结构试片取出，贴在被检充氚材料表面，接收材料表层和表层之下的氢同位素氚原子衰变产生的β射线和由β射线诱导产生的X射线，在紧贴材料表面的内层感光底片接收β射线和X射线，铝片之外的外层感光底片只接收X射线，由于材料不同部位氢缺陷严重程度不一样，捕捉到氢同位素氚的密度也不一样，相应发出的放射性β射线、X射线的强度(剂量)也不一样，因此，根据这一特性，材料中β射线和X射线在感光底片的照射强度显示亮度差异的显影可以显示材料不同部位氢缺陷严重程度和分布状况，建立照射强度(亮度)与色度函数对应关系，将感光底片上的亮度差异通过彩色扫描仪转换成不同色度的色彩，在电脑上直观显示。取出内层和外层感光底片，冲洗，通过彩色扫描仪在电脑上显示检测到的内层和外层感光底片上材料表层和表层之下具体位置氢缺陷严重程度及分布状况；关于内层感光底片，有一个β射线和X射线放射量的叠加，对于材料氢缺陷严重位置，需要将显示材料氢缺陷色度的表层和表层之下两张感光底片对应位置相互比较，可以分析到该位置是单一的表层氢缺陷引起，还是该位置表层和表层之下均存在严重的氢缺陷，将表层和表层之下的两张感光底片与氢缺陷严重程度标准比色板比对，确定表层和表层之下具体位置氢缺陷严重程度级别。

本发明被测充氚材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将材料在加热炉内加热至200℃～280℃后，保温50～150min，再冷却至常温，置入真空室内，抽真空至3～50Pa，充入20～50KPa的氢同位素氚，1～10min后，加热含氚气体至100℃～280℃，保温10～20h，确保氚在材料内部扩散分布均匀；

2)取出充氚后的材料，冷却至常温，置于暗室内，即可使用。

本发明被测充氚材料加热的目的是排除材料中的残留氢。