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　　龐曉輝,趙海燏，高頌，梁鈧，房麗娜，王桂軍 (1 中國航發(fā)北京航空材料研究院 ，2 航空材料檢測與評價北京市重點實驗室 3 材料檢測 與評價航空科技重點實驗室 100095 ，北京 100095)
 

　　摘 要: 介紹了采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定粉末高溫合金中硅鎂元素的方法，采用 鹽酸、硝酸、氫fu酸溶解樣品，控制溶解溫度不超過 60℃防止硅損失，選擇為 Si251.611,Mg279.553nm 為 分析線。考察了合金基體和共存元素對待測元素的影響，工作曲線系列溶液進行基體匹配，在選定的分析 線適當位置處扣背景的方法消除基體的影響，優(yōu)化了儀器工作參數，確定了儀器工作條件,實現(xiàn)了用電 感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定粉末高溫合金中硅鎂元素的含量的方法。進行了標準物質對照試驗和 加入回收試驗，回收率在 101～113%之間，方法的檢出限是 0.003 ～0.01µg/mL，相對標準偏差小于 14%。 關鍵詞：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；粉末高溫合金；硅、鎂
 

　　1 引言 粉末高溫合金是制造航空發(fā)動機關鍵熱端材料，F(xiàn)GH96粉末高溫合金具有組織均勻細小、 疲勞性能好、屈服強度高等優(yōu)點，已成為先進航空發(fā)動機渦輪盤的材料[2]。粉末高溫合 金的缺陷主要有外來非金屬夾雜物、原始顆粒邊界和熱誘導孔洞等，其中危害突出的是 非金屬夾雜缺陷[1-3]。非金屬夾雜物會破壞基體的連續(xù)性，造成缺陷處應力集中，嚴重惡化 材料的力學性能，因此，對非金屬夾雜物的控制直接關系到粉末高溫合金渦輪盤的質量和可 靠性，提高粉末高溫合金的純凈度水平，嚴格控制合金的硅鎂雜質元素含量，能提高合金性 能，高溫合金中硅鎂元素的分析有重量法、比色法、原子吸收法等[4-6]，采用化學方法分析 操作繁瑣，分析周期長，消耗試劑多，易引入干擾，精密度差，檢出限高等，難以滿足日常 檢測要求。 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法相對于化學分析方法具有靈敏度高、檢出限低、多元 素同時分析、線性范圍寬、基體效應小、快速、簡便等特點，在冶金、地質、環(huán)境等領域被 廣泛應用[7-9]。本文采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對粉末高溫合金中硅鎂元素進行 分析，對樣品的溶解、分析譜線選擇、基體及共存元素干擾等進行了的試驗，建立了適于測 定粉末高溫合金中硅鎂元素的分析方法，并應用于實際樣品分析中。
 

　　2 實驗部分：
 

　　2.1 儀器和工作條件 美國 PerkinElmer 公司生產的 Optima 5300V 型全譜直讀電感耦合等離子體光譜儀。 分段式耦合檢測器 SCD；高頻頻率：40MHz；正向功率：1.3kW，觀測高度：15mm，冷卻 氣流量：15L/min，霧化氣流量：0.6L/min，輔助氣流量：0.2L/min；積分時間：5s 分析線：Si 251.611 nm, Mg 279.553 nm
 

　　2.2 試劑 Si、Mg 單元素標準儲備液， 1.00 mg/mL。國家標準溶液，鋼鐵研究總院制，使用時逐 級稀釋，檸檬酸溶液:200 g/L。實驗用鹽酸、硝酸、氫fu酸均為優(yōu)級純,水為二次蒸餾水, 鎳和其他元素單標準溶液均用質量分數大于 99.95%的純金屬配制。
 

　　2.3 實驗方法 2.3.1 試樣溶液的制備 稱取 0.1000g 合金樣品置于 100mL 聚四氟乙烯燒杯中，加入 20mL 鹽酸、5mL 硝酸、加 入 1mL 氫fu酸，低溫或水浴(溫度控制在 70℃以下)加熱溶解*，再加入 5mL 檸檬酸溶 液,冷卻后轉移入 100mL 塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度,混勻。 2.3.2 系列標準溶液的制備 分別稱取 0.06g 純鎳數份于 100mL 聚四氟乙烯燒杯中，加入 20mL 鹽酸、5mL 硝酸、加 入 1mL 氫fu酸，低溫加熱溶解*，再加入 5mL 檸檬酸溶液, 分別加入適量鉬溶液和待測元 素的標準溶液，溶液濃度見表 1，配制成系列校準曲線溶液。
 

　　3 結果與討論 3.1 試樣溶解試驗 粉末高溫合金成分復雜，含有多種合金元素 Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、Nb 等，主要合金 元素化學成分(質量分數)為：～13%Co、～16%Cr、～4%W、～4%Mo、～2%Al、～4%Ti、～ 1%Nb 等，Ni 為余量。針對含有高鈷、高鎢、高鉻的粉末合金樣品，進行了樣品溶解試驗， 加入不同體積比的鹽酸、硝酸等混和酸的進行溶解試驗，確保樣品溶解*，溶液保持穩(wěn)定。 試驗結果表明，采用 20mLHCL+5mLHNO3 的酸體系與 20mLHCL+5mLHNO3+1mLHF 的酸體系對粉末 高溫合金樣品溶解時，觀察溶解效果都可將樣品溶解*，選取高溫合金標準物質和試樣進 行兩種酸體系溶解效果比對試驗，對溶液中的硅進行測定，試驗表明，兩種酸體系溶液硅的測定能結果有差異，結果見表 2。
 

　　3.2 分析譜線的選擇 分析線應免受光譜干擾、足夠的線性范圍、靈敏度高，根據電感耦合等離子體原子發(fā)射 光譜儀譜線庫提供的 Si 、Mg 推薦的譜線，選擇 Si 的譜線 212.412 nm、251.611nm、252.851 nm、288.158 nm；Mg 的譜線 279.077 nm、279.553 nm，280.270 nm、285.213 nm 進行考察， 分別配制濃度為 0.1 µg/mL 的 Si、Mg 元素的單標準液，另分別配制濃度為 Ni 0.6mg/mL、 Co 130µg/mL、Cr 160µg/mL、Mo 40µg/mL、W 40µg/mL、Nb 10µg/mL、Al 20µg/mL 等基體和 主量元素的單元素試驗溶液，各元素溶液濃度與各元素在合金中濃度相當，在選定的 Si 、 Mg 推薦的譜線波長處做譜圖掃描，疊加譜線，觀測 Si 、Mg 元素譜線受干擾情況，結果見 表 3
 

　　試驗結果表明在待測元素 Si 、Mg 的譜線受基體效應和共存元素譜線干擾嚴重，通過選 擇干擾少的譜線，并通過基體匹配和選擇適當扣背景點的方法消除干擾，本方法采用
 

　　4 結論 本方法 HCL+HNO3+HF 的酸體系進行樣品溶解，確保樣品溶解*，加入檸檬酸絡合鎢 使溶液保持穩(wěn)定，選擇靈敏度高，干擾小的 Si、Mg 譜線為分析譜線，校準曲線系列溶液采用基體匹配,消除光譜干擾。本方法快速、準確,可用于高溫合金中 Si,Mg 的測定。
 

　　參考文獻: 〔1〕 張敏聰，方爽，陳由紅等. FGH96合金擠壓過程非金屬夾雜物的變形行為。 鍛壓技 術,Raremetal Materials And engineering 2013,12 3(6): 132-137.. 〔2〕 柴國明 1，郭漢杰 1，*。FGH96 高溫合金的凝固過程及元素平衡分配系數的研究。鑄造技術 2012.1，33(1)；12-16. 〔3〕 郭建亭，周蘭章，李谷松，高溫結構金屬間化合物及其強韌化機理，中國有色金屬學報，The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2011.1,Vol.21(1):4-7 〔4〕 重量法測定硅含量，HB5220.9-2008 〔5〕 硅鉬藍吸光光度法測定硅含量，HB5220.10-2008。 〔6〕 火焰原子吸收光譜法測定鎂含量，GJB5404.8-2005。 〔7〕 張立峰，張翼明，周凱紅，電感耦合等離子體質譜法測定釹鐵硼中鋁、鈷、銅、鎵、鋯、鋱、鈦、 鈮，冶金分析 Metallurgical Analysis,2011,31(3),50-54 〔8〕 丁美英，魏春艷 ICP—AES 法測定鋼中稀土夾雜物 La，Ce，Pr，Nd，Sm 含量, 冶金分析 Metallurgical Analysis, 2004,24,Suppl,138-139 〔9〕 吳波英，黃少文 ICP—AES 在稀土元素分析中的抗干擾技術的應用及進展,稀土 Chinese Rare Earths，2005.10，Vol.26(5)：17-20