元素分析儀在航空航天行業的應用

更新時間：2025-05-07

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飛機是一種復雜的交通工具，必須滿足許多要求。首先，它應該對乘客、飛行員和所有在它周圍工作的人都是安全的。使用的材料應該是低磨損的，并且在不同的氣候條件下都是堅固的。此外，整架飛機的機械載荷能力必須足夠高，以適應大量的起飛和著陸程序。除了安全方面，經濟因素也發揮了作用。例如，燃料消耗應盡可能低，一般來說，購置成本應在可承受的范圍內。

用于航空部件的原材料需要滿足許多要求。為了驗證所需材料屬性并確保最大安全性，每個部件都經過嚴格的測試。質量控制過程的一部分包括機械性能的測試，如抗拉強度或彈性，以及化學成分的確定。對航空航天工業中使用的材料進行化學分析的一個重要部分是測量對材料屬性有重大影響的氣體，如氧氣 (O)、氮氣 (N) 和氫氣 (H)。

鈦是地球上最常見的元素之一，由于其特別的機械性能，鈦及其合金特別適用于航空航天應用。首先，鈦的密度比鋼低60%，這使得鈦成為一種輕質材料。低重量導致燃料消耗減少。其次，良好的耐熱和耐腐蝕性確保了長壽命和發動機安全性。第三，低脆性和低熱膨脹允許將鈦及其合金與CFRP（碳纖維增強塑料）結合使用。鈦和鈦合金主要用于飛機的空氣框架或發動機等技術關鍵部件。

盡管有這些優勢，但仍需要考慮氧氣、氮氣和氫氣會對鈦的機械性能產生的負面影響。隨著氧濃度的增加，鈦材料變得更硬，更容易產生裂紋。隨著氫含量的增加，鈦材料失去延展性，鈦表面會剝落。

鑒于原材料的氧、氮和氫含量對飛機中的安全相關部件有很大的影響，因此可靠的測量這些元素濃度是至關重要的。ELTRA的元素分析儀ONH-p以其強大的電極爐和寬量程探測器非常適合測量鋼和鈦樣品中低、高濃度的這些氣體。

元素分析儀在航空航天行業的應用

ELTRA的元素分析儀ONH-p高靈敏度的非色散紅外檢測器和熱導檢測器能夠檢測從極低ppm到高百分含量的元素含量，給出可靠的結果。ONH-p的電極爐，也稱為脈沖爐，在高達3000°C的溫度下熔化鈦樣品，感應功率高達8.5 kw。 ONH-p可以處理任何固體形狀的樣品，如棒狀、粉末狀以及顆粒狀材料都能很好的應用，可以直接分析重量高達2000mg的顆粒樣品。ONH-p符合所有相關國際標準的要求，易于操作，維護方便。

其工作原理為將樣品稱量后放入進樣口。用載氣脫氣以防止大氣氣體(氧氣和氮氣)進入爐膛。石墨坩堝在分析儀的脈沖爐中脫氣，以減少可能的污染(如殘余氫)。儀器穩定后，鈦樣品被投入坩堝中并熔化。一氧化碳是由石墨坩堝中的碳與樣品中的氧反應而產生的，并釋放氫氣和氮氣轉化為元素形式。載氣(氦氣)和樣品氣體通過過濾器，然后氧化銅催化劑將一氧化碳轉化為二氧化碳。二氧化碳是通過紅外檢測器來測定氧含量的。用化學方法去除二氧化碳和水，在熱導檢測器中測量氮含量。在氫氣分析的情況下，載氣氮氣以及樣品氣體通過舒茨試劑而不是氧化銅催化劑。作為另外一種選擇，經濟型的氬氣可以用來測定分析過程中的氧和氮含量。

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