具体实施方式

为了使得本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本申请实施例的以下说明清楚且简明，本申请省略了已知功能和已知部件的详细说明。

本申请实施例提供了一种锆及锆合金定量氢含量渗氢方法。本申请实施例中涉及的气体材料例如保护气体、纯氢气等的纯度应符合相关要求。例如，保护气体和纯氢气的纯度均不小于99.999％。

一种锆及锆合金定量氢含量渗氢方法，包括：

将锆或锆合金样品在第一真空度条件下，升温至第一温度进行脱气；

通入保护气体，在第二温度条件下，使锆或锆合金样品处于第一压力的保护气体氛围；

通入一定量纯氢气，当压力恢复至第一压力时，再次通入一定量纯氢气，如此循环进行多次渗氢，直至通入的纯氢气总量达到目标氢含量，多次渗氢过程的温度保持在第二温度。

本申请实施例提供的一种锆及锆合金定量氢含量渗氢方法，通过多次通入纯氢气，进行多次渗氢的操作，根据测量渗氢过程压力变化，确定单次渗氢是否完成，进而控制锆及锆合金渗氢量。本发明具有控制精度高、操作简单、效率高，能够不改变锆及锆合金组织和性能，有效的进行定量氢含量样品制备。

本申请实施例中，将锆或锆合金的试样置于渗氢装置的样品仓内，控制样品仓处于第一真空度条件，然后升温，当温度升至第一温度时，保温一定时间，进行脱气。升温、保温过程中随着锆及锆合金脱气，真空度略有变化，最终保持样品仓处于第一真空度。

本申请实施例中，在真空脱气后，向样品仓内通入保护气体，控制样品仓内压力为第一压力，样品仓的温度为第二温度。

通入一定量纯氢气，当压力恢复至第一压力时，再次通入一定量纯氢气，如此循环进行多次渗氢，直至通入的纯氢气总量达到目标氢含量，渗氢过程的温度保持在第二温度。

本申请实施例中，将锆或锆合金在第一真空度条件下，升温至第一温度进行脱气，可以脱除锆或锆合金中的氢，降低锆或锆合金中的氢对渗氢结果的影响。本申请实施例中，先抽真空，后升温，避免锆与氧或氮发生反应，而影响后续的渗氢。

一些实施例中，第一真空度不大于1.0×10^-2Pa。可以控制样品仓内的真空度≤1.0×10^-2Pa，在脱气过程中保持样品仓内的真空度≤1.0×10^-2Pa，会使锆合金中的氢减少至0.001wt％以下，降低锆或锆合金中的氢对渗氢结果的影响。

一些实施例中，第一温度为380℃～450℃。脱气时，将样品仓升温至380℃～450℃，并保温一定时间进行脱气。示例性实施例中，保温10～25min进行脱气。真空脱气的温度最高为450℃，较一般的退火最低温度(480℃)低30℃，避免了部分锆合金发生回复再结晶。渗氢过程不会改变产品的状态。真空脱气的温度最低为380℃，可以避免脱气不彻底，而导致不能够精确的控制渗氢含量的问题。10-25min就可以完全将锆合金中的气全部脱出。

一些实施例中，保护气体为氩气。氩气的纯度为99.999％。脱气之后，向样品仓内通入氩气，使样品仓内的压力为第一压力。示例性实施例中，第一压力可以是5～13kPa。例如，第一压力可以是10kPa。在10kPa的压力下进行渗氢，可以精确检测渗氢过程中压力的变化，保证了渗氢结果的准确。在第二温度条件下，使样品仓内的压力为10kPa。示例性实施例中，第二温度可以是360℃～450℃。例如，第二温度可以是370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃等。在压力为10kPa，温度为360～450℃内的某一温度时通入一定的纯氢气进行渗氢。渗氢温度最高为450℃，较一般的退火最低温度(480℃)低30℃，避免了部分锆合金发生回复再结晶，不改变锆及锆合金组织和性能。渗氢温度最低为360℃，可以确保氢气吸附速率，避免吸附时间太过漫长。

一些实施例中，多次渗氢的次数可以是3-20次。将目标申请量分3-20次进行。多次渗氢可以对渗氢量进行精确控制。

一些实施例中，单次渗氢通入的纯氢气量按氢含量计为0.005wt％～0.0075wt％。

一些实施例中，单次渗氢通入的纯氢气的体积V通过下式获得：

式中，V为通入纯氢气的体积，ml；M为氢气相对分子质量；A为单次渗氢的氢含量，wt％；m为样品的重量，g。

下面通过具体实例对本申请的方法及其效果进行说明。以下实例中，所得氢含量通过设备氢分析仪RH600(LECO，美国)测试。每个样品重复测两次，取平均值。

实施例1

目标氢含量为0.07wt％。样品为CZ合金板材，δ0.5mm带材，重量4g，确定单次通入纯氢气以氢含量计为0.007wt％，共十次渗氢。单次充氢气量为313.6ml。

将CZ合金的试样置于渗氢装置的样品仓内，控制样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa，然后升温，当温度升至440℃时，保温15min，进行脱气。升温、保温过程中随着锆及锆合金脱气，真空度略有变化，最终保持样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa。

在真空脱气后，向样品仓内通入氩气，氩气的纯度为99.999％，控制样品仓内压力为10kPa，样品仓的温度为440℃。

每次通入313.6ml纯氢气，当样品仓内的压力恢复至10kPa时，进行下一次渗氢。共进行十次渗氢。得到渗氢件。

样品氢含量测试结果：0.0695wt％。

实施例2

目标氢含量为0.14wt％渗氢，样品为Zr-4合金，δ0.6mm板材，重量2.2g。确定19次渗氢，1-18次单次通入纯氢气按氢含量计为0.0075wt％，单次充氢气量184.8ml。第19次渗氢，氢气通入量0.005wt％，最后一次(第19次)充氢气量123.2ml。

将锆合金的样品置于渗氢装置的样品仓内，控制样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa，然后升温，当温度升至420℃时，保温10min，进行脱气。升温、保温过程中随着锆及锆合金脱气，真空度略有变化，最终保持样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa。

在真空脱气后，向样品仓内通入氩气，氩气的纯度为99.999％，控制样品仓内压力为10kPa，样品仓的温度为430℃。

每次通入184.8ml纯氢气，当样品仓内的压力恢复至10kPa时，进行下一次渗氢，共进行18次渗氢。当样品仓内的压力恢复至10kPa时，通入123.2ml纯氢气进行第19次渗氢。得到渗氢件。

样品氢含量测试结果：0.1394wt％。

实施例3

预定目标氢含量为0.02wt％渗氢，样品为Zr-4合金管材，样品重量10.4g，确定单次通入纯氢气按氢含量计为0.005wt％，单次充氢气量582.4ml。共四次渗氢。

将锆合金的样品置于渗氢装置的样品仓内，控制样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa，然后升温，当温度升至400℃时，保温20min，进行脱气。升温、保温过程中随着锆及锆合金脱气，真空度略有变化，最终保持样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa。

在真空脱气后，向样品仓内通入氩气，氩气的纯度为99.999％，控制样品仓内压力为10kPa，样品仓的温度为400℃。

每次通入582.4ml纯氢气，当样品仓内的压力恢复至10kPa时，进行下一次渗氢，共进行4次渗氢。得到渗氢件。

样品氢含量测试结果：0.0202wt％。

实施例4

预定目标氢含量为0.1wt％渗氢，样品为Zr-Sn-Nb合金板材，厚度δ1.2mm，重量为14.6g，共15次渗氢。1～14次渗氢，单次渗氢通入纯氢气按氢含量计为0.0067wt％，单次充氢气量1095.584ml。第15次渗氢通入纯氢气按氢含量计为0.0062wt％，单次充氢气量1013.824ml。

将Zr-Sn-Nb合金板材置于渗氢装置的样品仓内，控制样品仓内控制样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa，然后升温，当温度升至390℃时，保温25min，进行脱气。升温、保温过程中随着锆及锆合金脱气，真空度略有变化，最终保持样品仓内真空度≤1.0×10^-2Pa。

在真空脱气后，向样品仓内通入氩气，氩气的纯度为99.999％，控制样品仓内压力为10kPa，样品仓的温度为390℃。

每次通入1095.584ml纯氢气，当样品仓内的压力恢复至10kPa时，进行下一次渗氢，共进行14次渗氢，第15次通入1013.824ml纯氢气，得到渗氢件。

样品氢含量测试结果：0.1007wt％。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本申请的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。