刘神光，周耀，王正，王伟，李金许

专题——氢渗透与氢的检测

钢中氢分布检测技术进展

刘神光，周耀，王正，王伟，李金许

（北京科技大学 腐蚀与防护中心，北京 100083）

主要介绍了几种目前应用比较广泛的氢分布检测技术的原理及其在氢渗透和氢脆研究中的应用，包括三维原子探针（Atom Probe Tomography, APT）、扫描开尔文探针力显微镜（Scanning Kelvin Probe Force Microscopy, SKPFM）、二次离子质谱法（Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS）和氢微印技术（Hydrogen microprinting technique, HMT），以及可用来检测氢浓度的热脱附质谱技术（Thermal desorption spectrometry, TDS）等。总结了几种检测技术的原理和特点，并简要介绍了它们在与H有关领域里的典型应用。其中，APT和SIMS是利用质谱法直接检测H，以获得H在材料中的分布；SKPFM是通过H引起的电位变化，来获得H的分布；HMT是通过置换反应，即H原子将Ag+置换为Ag原子，Ag原子沉积在试样表面的分布来表征H的分布；热脱附法则是通过恒定的升温速率下H脱附速率对不同陷阱的敏感性差异，来获得不同陷阱中的H浓度以及H与陷阱的相互作用。这几种检测技术的空间分辨率可达亚纳米、纳米、微米至数微米直至毫米级。另外，SKPFM还具有时间分辨的功能。这些技术在H检测方面的应用，使得研究者对H在材料中的微观分布与聚集状态有了直观地认识，进而对由氢引起的失效破坏（即氢致延迟断裂的微观机理）有了更深刻的理解。最后还介绍了目前比较常用的检测H浓度的方法。

氢分布；原子探针技术；扫描开尔文力显微镜；二次离子质谱；氢微印技术；热脱附光谱

氢（H）在微观结构中的扩散和分布是材料发生氢脆的关键因素，因此了解H在原子尺度上如何与微观结构相互作用，如H在材料中的位置分布与微观结构的关系，及H浓度的测量（特别是局部H浓度的测量），是理解氢脆本质的关键。……