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材料是所有工程和產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，“一代材料，一代裝備”，高性能材料是航空航天工程實現(xiàn)高可靠性、長壽命和低成本的保障，促進了新型飛機、運載火箭、導彈、衛(wèi)星、載人航天器的研制成功和投入使用。

航空航天材料及其應(yīng)用

航空航天材料包括先進金屬材料（鋁合金，鈦合金，高溫合金等）、陶瓷材料、高分子材料、復合材料等。隨著飛行器減重需求的日益增長，鋁及鋁合金越來越受到重視，與鈦合金及復合材料并稱為航空航天領(lǐng)域的三大輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鋁合金是航空航天中最常用的金屬材料之一，主要是因為它們的密度低，同時具有良好的力學性能和加工性能。鈦合金以其高強度、低密度、優(yōu)異的耐腐蝕性和耐高溫性能而在航空航天中占有重要地位，它們用于航空發(fā)動機和高性能飛機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，以及航天器的部件。高溫合金，尤其是鎳基合金，因其在極高溫度下仍能保持強度和抗腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機的熱端部件。

從航空AMS標準看材料檢測的必要性

航空航天材料的分析檢測繞不開AMS（Aerospace Material Specifications）標準，它是由SAE International發(fā)布的一系列行業(yè)標準，主要用于航空航天工業(yè)的材料、過程和服務(wù)。這些規(guī)范確保材料和產(chǎn)品滿足特定的要求，以保障它們在航空航天領(lǐng)域中的安全和可靠性。AMS標準包括了對金屬、合金、復合材料以及其他許多類型的材料和產(chǎn)品的詳細要求。例如，AMS 2750涉及熱處理設(shè)備的校準和操作要求，為熱處理過程的控制和質(zhì)量保證提供了指南；AMS 2430涉及噴丸處理，確保噴丸過程能夠提供一致和可重復的應(yīng)力狀態(tài)，以提高金屬部件的疲勞性能；AMS 4911規(guī)定了鈦合金Ti-6Al-4V板材、帶材、鍛件和環(huán)形鍛件的要求，包括化學成分、力學性能和微觀結(jié)構(gòu)；AMS 5662定義了鎳基合金Inconel 718棒材、鍛件和環(huán)形鍛件的標準，包括化學和機械要求；AMS 2644規(guī)定了無損檢測用的磁粉和滲透液的要求，確保這些檢測化學品的性能和質(zhì)量；AMS 2770針對鋁合金熱處理的特定要求，確定了合金的預處理、熱處理以及后續(xù)的冷卻和時效處理的標準。

對非金屬元素進行檢測的必要性

AMS標準涵蓋了材料的化學性能、機械性能、物理性能、微觀結(jié)構(gòu)特性和制造過程要求等方面。用途最為廣泛的鋁合金、鈦合金及鎳基高溫合金都有相應(yīng)的材料標準，在日常的材料性能檢測中，除了主合金元素（通常含量大于1%），微量的非金屬元素也是重要的檢測部分，以確保這些元素含量在允許的范圍。

以鈦合金為例，AMS 4911規(guī)范針對Ti-6Al-4V鈦合金的化學成分有明確的要求，包括主要合金元素和雜質(zhì)元素的允許范圍。對雜質(zhì)元素的限制是為了確保合金具有良好的機械性能和加工性能，以及防止在極端條件下發(fā)生脆化和其他不良現(xiàn)象。例如，氧和氮的過量可能會導致合金變脆，而氫的過量可能會導致所謂的氫脆現(xiàn)象，甚至在應(yīng)力作用下突然斷裂。具體而言，對于AMS 4911標準中Ti-6Al-4V合金的雜質(zhì)元素，氧通常不超過0.20%；碳通常不超過0.08%；氫通常不超過0.015%；氮通常不超過0.05%。

數(shù)據(jù)來源：SAE International (Revised 2019)

案例分享

用Eltra元素分析儀檢測材料中的非金屬元素

對上述典型航空航天材料包括鋁合金、鈦合金和高溫合金的檢測與分析是Eltra元素分析儀的典型應(yīng)用，我們在該領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，立足于幫助客戶對相關(guān)材料進行質(zhì)量管理或達成行業(yè)標準。

測量原理：Eltra ONH分析儀是一臺惰性氣體熔融燃燒分析儀，使用紅外檢測器檢測樣品中氧元素，熱導檢測器則檢測樣品中的氮元素和氫元素。

圖1：帶自動進樣器和自動清掃裝置的ONH分析儀

數(shù)據(jù)展示：埃爾特的ONH元素分析儀可以用于檢測各種類型的航空材料，以下數(shù)據(jù)分別來自不同客戶測量航空航天材料中的碳氫氧數(shù)據(jù)，ELTRA的ONH設(shè)備很好地完成了客戶的檢測要求，為客戶判斷材料是否符合相應(yīng)的航空標準奠定基礎(chǔ)。

鈦合金ONH檢測示例

圖2：客戶A檢測鈦合金中的氧、氮元素

圖3：客戶B檢測鈦合金中的氫元素

鋁合金檢測示例

圖4：客戶C檢測鋁合金中的氫元素

鎳基高溫合金檢測示例

圖5：客戶D檢測鎳合金中的氧元素

值得一提的是，ELEMENTRAC ONH-p2的新型自動進樣器具有一個帶有32個坩堝位置的樣品轉(zhuǎn)盤，以及一個配套設(shè)計的坩堝盒?？梢詫崿F(xiàn)兩小時的無人值守，大大節(jié)約了測試人員的時間。坩堝無需人工排列，自動進樣裝置可將坩堝自行排列整齊。同時對于不同的檢測樣品，測試人員可以提前將樣品在軟件和轉(zhuǎn)盤位號中一一設(shè)置對應(yīng)，一次性獲得不同樣品的分析結(jié)果。這也是目前市面上自動進樣數(shù)量最多的ONH元素分析儀器。高效的設(shè)計非常適合需要大批量檢測的機構(gòu)。

圖6：帶有32個位置的坩堝轉(zhuǎn)盤