高溫合金部分材料

1、高溫合金部分材料的高溫合金部分材料的 X X射線(xiàn)熒光光譜分析射線(xiàn)熒光光譜分析 彭國(guó)瑞 中航上大金屬再生科技有限公司質(zhì)量部摘摘 要要 采用X射線(xiàn)熒光光譜儀測(cè)定高溫合金材料中的錳、硅、鎳、鉻、鉬、鋁、鈦、銅、鈮。研究了光譜樣品的制備與鐵基、鎳基光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品分析曲線(xiàn)的擬合，測(cè)量條件及基體吸收增強(qiáng)效應(yīng)的校正。還對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行了研究，各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.0306%3.1606%。與化學(xué)分析結(jié)果對(duì)照結(jié)果良好。關(guān)鍵詞： X射線(xiàn)熒光光譜儀 高溫合金部分材料 元素分析 前言前言 高溫合金材料，自我國(guó)研制以來(lái)，大部分品種均采用化學(xué)分析法配合生產(chǎn)，分析起來(lái)比較繁瑣，周期又長(zhǎng)。在X射線(xiàn)熒光光譜儀上進(jìn)行了高溫

2、合金部分材料的分析方法試驗(yàn)，從分析周期到每個(gè)元素的分析準(zhǔn)確度都取得了較好的效果，滿(mǎn)足了科研生產(chǎn)的需要。1、試驗(yàn)部分、試驗(yàn)部分 1.1 儀器1.1.1單道順序掃描式X射線(xiàn)熒光光譜儀1.1.2砂帶研磨機(jī)1.1.3平面圓盤(pán)研磨機(jī)1.2 測(cè)量條件1.2.1 銠靶端窗4KW X射線(xiàn)管，管電壓40KV，管電流70mA，真空光路，其它測(cè)量條件的選擇見(jiàn)表1。 表1 測(cè)量條件元素 譜線(xiàn)準(zhǔn)直器晶體探測(cè)器PHAPHAt測(cè)量/sMnkaStdLiF200SC229520SikaStdPETFPC 329920NikaStdLiF200SC257510CrkaStdLiF200SC189610MokaStdLiF200

3、SC257520AlkaStdPETFPC249820TikaStdLiF200SC209620NbkaStdLiF200SC257520 CukaStdLiF200SC2575202、結(jié)果與討論、結(jié)果與討論2.1 樣品的制備及研磨材料對(duì)檢測(cè)準(zhǔn)確度的影響樣品的制備及研磨材料對(duì)檢測(cè)準(zhǔn)確度的影響 試驗(yàn)選擇了撫順特鋼研制的GH3030光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品,其化學(xué)成分見(jiàn)表2。 表2 GH3030光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品化學(xué)成分表 質(zhì)量分?jǐn)?shù)%標(biāo)樣號(hào) Mn Si Al Ti Cr FeGH3030-26 0.880 0.880 0.140 0.445 15.84 1.540GH3030-28 0.287 0.381 0.10

4、4 0.175 19.58 0.665GH3030-29 0.182 0.240 0.053 0.100 21.55 0.350GH3030-30 0.082 0.150 0.038 0.038 24.92 0.1142.1.1 分析試樣的制備 使用平面圓盤(pán)研磨機(jī)，(400325.4mm)的圓盤(pán)樹(shù)脂片將分析試樣研磨成紋理一致的光滑平面。2.1.2 分析曲線(xiàn)的制作 GH3030鎳基合金中的各元素分析曲線(xiàn)按下式擬合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)- Lj* Wjji.base式中：Wi為分析元素的準(zhǔn)確值; b.C為校準(zhǔn)常數(shù)；Ii為分析元素的強(qiáng)度（KCPS）; Dj為共存元素對(duì)分析元素的吸

5、收激發(fā)校正系數(shù)；Wj為共存元素的百分含量；Lj為共存元素對(duì)分析元素的重疊校正系數(shù)；I為分析元素;J為共存元素; base為基體元素。 錳、硅、鈦、鐵、鉻元素的分析曲線(xiàn)均采用一次方計(jì)算，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)成正比，曲線(xiàn)擬合的非常好，只有鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其光強(qiáng)不成正比關(guān)系，分析曲線(xiàn)無(wú)法擬合見(jiàn)表3。 表3 GH3030鋁含量與測(cè)量光強(qiáng)關(guān)系表標(biāo)準(zhǔn)樣品號(hào) Al% 光強(qiáng)（KCPS） GH3030-26 0.140 1.4691 GH3030-27 0.127 1.6909 GH3030-28 0.104 2.1737 GH3030-29 0.053 2.0603 GH3030-30 0.038

6、2.71842.1.3 干擾試驗(yàn)2.1.3.1 第三元素間的干擾試驗(yàn)，經(jīng)選擇鈦、硅等元素進(jìn)行DJ數(shù)學(xué)模型運(yùn)算，干擾不明顯。2.1.3.2 對(duì)分析樣品制備的研磨材料進(jìn)行試驗(yàn)，改用80#氧化鋯砂帶對(duì)GH3030五塊標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行研磨，然后重新測(cè)量。經(jīng)分析曲線(xiàn)擬合后錳、硅、鈦、鐵、鉻元素的分析曲線(xiàn)與圓盤(pán)樹(shù)脂片研磨的測(cè)量光強(qiáng)（KCPS）變化較小，而鋁元素的測(cè)量光強(qiáng)（KCPS）變化較大，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。2.1.3.3氧化鋯砂帶研磨后鋁的分析曲線(xiàn)擬合選用一次方計(jì)算 Xi=b*Ii + C曲線(xiàn)系數(shù) a=0.000000 b=0.209482 C=-0.110666相關(guān)系數(shù)=0.9952 最大誤差=0.0069

7、 最大誤差樣 品:GH3030-28順序號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)樣品號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)含量% 計(jì)算含量% 誤差% 測(cè)量光強(qiáng)（KCPS） 1 GH3030-26 0.1400 0.1354 +0.0046 1.1744 2 GH3030-27 0.1270 0.1267 +0.0001 2.1340 3 GH3030-28 0.1040 0.1109 -0.0069 1.0578 4 GH3030-29 0.0530 0.0488 +0.0042 0.7614 5 GH3030-30 0.0380 0.0400 -0.0020 0.7193 2.1.3.4 對(duì)兩種研磨材料的材質(zhì)進(jìn)行分析研究 應(yīng)用XRF1700型單道順序掃

8、描式X射線(xiàn)熒光光譜儀中簡(jiǎn)單分析程序進(jìn)行了兩種研磨材料的氧化物含量測(cè)定，測(cè)定主要數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。 表5 樹(shù)脂圓片與氧化鋯砂帶主要氧化物含量表 質(zhì)量分?jǐn)?shù)% 磨料名稱(chēng) SiO2 Al2O3 Fe2O3 Cr2O3 TiO2 ZrO2 樹(shù)脂圓片 1.59 7.46 0.87 0.019 0.016 氧化鋯砂帶 1.33 1.03 0.12 0.112 5.21 從兩種磨料主要氧化物含量分析，樹(shù)脂圓片 Al2O3含量7.46%，ZrO2含量沒(méi)有，其它氧化物含量同氧化鋯砂帶接近。 2.2用相同鋼種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立高溫合金分析方法用相同鋼種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立高溫合金分析方法 （試驗(yàn)選擇了GH4169合金） 2.2.1 樣

9、品的制備與選擇 根據(jù)GH4169的化學(xué)成分選擇了撫順特鋼研制的GH4169光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品其化學(xué)成分見(jiàn)表6。 表6 GH4169光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品化學(xué)成分表 質(zhì)量分?jǐn)?shù)% 標(biāo)樣號(hào) Mn Si P Ni Cr Mo Al Ti Nb分析試樣要30mm,H20-35mm,用80#氧化鋯砂代研磨。2.2.2校準(zhǔn)曲線(xiàn)制作GH4169合金中的各元素校準(zhǔn)曲線(xiàn)按下式擬合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)- Lj* Wjji.base式中：Wi為分析元素的準(zhǔn)確值; b.C為校準(zhǔn)常數(shù)；Ii為分析元素的強(qiáng)度（KCPS）; dj為共存元素對(duì)分析元素的吸收激發(fā)校正系數(shù)；Wj為共存元素的百分含量；Lj為共存元素對(duì)分析元素的

10、重疊校正系數(shù)；i為分析元素;j為共存元素; base為基體元素。(各元素曲線(xiàn)圖略)2.2.3精密度試驗(yàn)選用GH4169-3標(biāo)準(zhǔn)樣品在相同條件下連續(xù)測(cè)定10次，計(jì)算出各元素含量的平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表7。 從表7的數(shù)據(jù)可以看出此方法的精密度非常好。2.2.4 比對(duì)試驗(yàn)用本方法與化學(xué)法對(duì)照分析了五爐，其對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表8。 表8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比 從以上的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出X射線(xiàn)熒光光譜分析法與化學(xué)分析法的數(shù)值非常接近，各元素的絕對(duì)誤差值都小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許誤差。2.3采用不同基體材料的標(biāo)準(zhǔn)物資建立高溫合金分采用不同基體材料的標(biāo)準(zhǔn)物資建立高溫合金分析方法析方法 （試驗(yàn)選擇了GH825合金

11、）2.3.1 產(chǎn)品化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn) GH825（NS142） 產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是由東北特殊鋼集團(tuán)有限責(zé)任公司和冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院共同起草的GB/T15008-2009耐蝕合金棒中的一個(gè)牌號(hào),其化學(xué)成分見(jiàn)表9.2.3.2樣品的制備與選擇 根據(jù)GH825耐蝕合金的化學(xué)成分選擇了撫順特鋼研制的GH140、GH4169光譜 標(biāo)準(zhǔn)樣品及部分含銅光譜控制樣品其化學(xué)成分見(jiàn)表10。CMnSiSPNiCrMoAlTiCu Fe0.051.000.500.0300.03038.046.019.523.52.53.50.200.601.201.503.00余量表9 GH825（NS142）化學(xué)成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.3.

12、3校準(zhǔn)曲線(xiàn)制作 GH825耐蝕合金中的各元素校準(zhǔn)曲線(xiàn)按下式擬合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)- Lj* Wjji.base式中：Wi為分析元素的準(zhǔn)確值; b.C為校準(zhǔn)常數(shù)；Ii為分析元素的強(qiáng)度（KCPS）; dj為共存元素對(duì)分析元素的吸收激發(fā)校正系數(shù)；Wj為共存元素的百分含量；Lj為共存元素對(duì)分析元素的重疊校正系數(shù)；i為分析元素;j為共存元素; base為基體元素。(各元素曲線(xiàn)圖略)2.3.4精密度試驗(yàn) 選用GH825控制樣品在相同條件下連續(xù)測(cè)定10次，計(jì)算出各元素含量的平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表11。 從表11的數(shù)據(jù)可以看出此方法的精密度非常好，優(yōu)于化學(xué)國(guó)標(biāo)GB/T 223分析方法的精密度。2.3.5用本方法與化學(xué)法對(duì)照分析了兩爐，其對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表12。 從以上的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出X射線(xiàn)熒光光譜分析法與化學(xué)分析法的數(shù)值非常接近，各元素的絕對(duì)誤差值都小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許誤差。4、結(jié)論、結(jié)論 1）通過(guò)對(duì)兩種研磨材料制備試樣的研究試驗(yàn)得出，GH3030鎳基合金采用含有7.46% Al2O3的樹(shù)脂圓片研磨試樣時(shí)，Al2O3不定量的沾污了試樣表面，使鋁的分析曲線(xiàn)無(wú)法擬合,改用氧化鋯砂帶研磨試樣后由于試樣沒(méi)有受到Al2O3沾污因此鋁的分