高温合金部分材料

,高温合金部分材料的X射线荧光光谱分析,彭国瑞中航上大金属再生科技有限公司质量部,摘要,采用X射线荧光光谱仪测定高温合金材料中的锰、硅、镍、铬、钼、铝、钛、铜、铌。研究了光谱样品的制备与铁基、镍基光谱标准样品分析曲线的拟合，测量条件及基体吸收增强效应的校正。还对测量精度进行了研究，各元素的相对标准偏差分别为0.0306%3.1606%。与化学分析结果对照结果良好。关键词：X射线荧光光谱仪高温合金部分材料元素分析,前言,高温合金材料，自我国研制以来，大部分品种均采用化学分析法配合生产，分析起来比较繁琐，周期又长。在X射线荧光光谱仪上进行了高温合金部分材料的分析方法试验，从分析周期到每个元素的分析准确度都取得了较好的效果，满足了科研生产的需要。,1、试验部分,1.1仪器1.1.1单道顺序扫描式X射线荧光光谱仪1.1.2砂带研磨机1.1.3平面圆盘研磨机1.2测量条件1.2.1铑靶端窗4KWX射线管，管电压40KV，管电流70mA，真空光路，其它测量条件的选择见表1。,表1测量条件,2、结果与讨论,2.1样品的制备及研磨材料对检测准确度的影响试验选择了抚顺特钢研制的GH3030光谱标准样品,其化学成分见表2。表2GH3030光谱标准样品化学成分表质量分数%,2.1.1分析试样的制备使用平面圆盘研磨机，(400325.4mm)的圆盘树脂片将分析试样研磨成纹理一致的光滑平面。2.1.2分析曲线的制作GH3030镍基合金中的各元素分析曲线按下式拟合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)-Lj*Wjji.base,式中：Wi为分析元素的准确值;b.C为校准常数；Ii为分析元素的强度（KCPS）;Dj为共存元素对分析元素的吸收激发校正系数；Wj为共存元素的百分含量；Lj为共存元素对分析元素的重叠校正系数；I为分析元素;J为共存元素;base为基体元素。,锰、硅、钛、铁、铬元素的分析曲线均采用一次方计算，各元素的质量分数与对应的光强成正比，曲线拟合的非常好，只有铝元素的质量分数与其光强不成正比关系，分析曲线无法拟合见表3。表3GH3030铝含量与测量光强关系表标准样品号Al%光强（KCPS）GH3030-260.1401.4691GH3030-270.1271.6909GH3030-280.1042.1737GH3030-290.0532.0603GH3030-300.0382.7184,2.1.3干扰试验2.1.3.1第三元素间的干扰试验，经选择钛、硅等元素进行DJ数学模型运算，干扰不明显。2.1.3.2对分析样品制备的研磨材料进行试验，改用80#氧化锆砂带对GH3030五块标准样品进行研磨，然后重新测量。经分析曲线拟合后锰、硅、钛、铁、铬元素的分析曲线与圆盘树脂片研磨的测量光强（KCPS）变化较小，而铝元素的测量光强（KCPS）变化较大，测量数据见表4。,2.1.3.3氧化锆砂带研磨后铝的分析曲线拟合选用一次方计算Xi=b*Ii+C曲线系数a=0.000000b=0.209482C=-0.110666相关系数=0.9952最大误差=0.0069最大误差样品:GH3030-28,顺序号标准样品号标准含量%计算含量%误差%测量光强（KCPS）1GH3030-260.14000.1354+0.00461.17442GH3030-270.12700.1267+0.00012.13403GH3030-280.10400.1109-0.00691.05784GH3030-290.05300.0488+0.00420.76145GH3030-300.03800.0400-0.00200.71932.1.3.4对两种研磨材料的材质进行分析研究应用XRF1700型单道顺序扫描式X射线荧光光谱仪中简单分析程序进行了两种研磨材料的氧化物含量测定，测定主要数据见表5。,表5树脂圆片与氧化锆砂带主要氧化物含量表质量分数%磨料名称SiO2Al2O3Fe2O3Cr2O3TiO2ZrO2树脂圆片1.597.460.870.0190.016氧化锆砂带1.331.030.120.1125.21从两种磨料主要氧化物含量分析，树脂圆片Al2O3含量7.46%，ZrO2含量没有，其它氧化物含量同氧化锆砂带接近。2.2用相同钢种标准物质建立高温合金分析方法（试验选择了GH4169合金）2.2.1样品的制备与选择根据GH4169的化学成分选择了抚顺特钢研制的GH4169光谱标准样品其化学成分见表6。,表6GH4169光谱标准样品化学成分表质量分数%标样号MnSiPNiCrMoAlTiNb,分析试样要30mm,H20-35mm,用80#氧化锆砂代研磨。2.2.2校准曲线制作GH4169合金中的各元素校准曲线按下式拟合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)-Lj*Wjji.base式中：Wi为分析元素的准确值;b.C为校准常数；Ii为分析元素的强度（KCPS）;dj为共存元素对分析元素的吸收激发校正系数；Wj为共存元素的百分含量；Lj为共存元素对分析元素的,重叠校正系数；i为分析元素;j为共存元素;base为基体元素。(各元素曲线图略)2.2.3精密度试验选用GH4169-3标准样品在相同条件下连续测定10次，计算出各元素含量的平均值，标准偏差及相对标准偏差见表7。,从表7的数据可以看出此方法的精密度非常好。2.2.4比对试验用本方法与化学法对照分析了五炉，其对比分析结果见表8。,表8试验数据对比,从以上的对比数据可以看出X射线荧光光谱分析法与化学分析法的数值非常接近，各元素的绝对误差值都小于国家标准规定的允许误差。2.3采用不同基体材料的标准物资建立高温合金分析方法（试验选择了GH825合金）2.3.1产品化学成分标准GH825（NS142）产品技术标准是由东北特殊钢集团有限责任公司和冶金工业信息标准研究院共同起草的GB/T15008-2009耐蚀合金棒中的一个牌号,其化学成分见表9.,2.3.2样品的制备与选择根据GH825耐蚀合金的化学成分选择了抚顺特钢研制的GH140、GH4169光谱标准样品及部分含铜光谱控制样品其化学成分见表10。,表9GH825（NS142）化学成分质量分数/%,2.3.3校准曲线制作GH825耐蚀合金中的各元素校准曲线按下式拟合：Wi=(b*Ii+C)(1+dj*Wj)-Lj*Wjji.base式中：Wi为分析元素的准确值;b.C为校准常数；Ii为分析元素的强度（KCPS）;dj为共存元素对分析元素的吸收激发校正系数；Wj为共存元素的百分含量；Lj为共存元素对分析元素的重叠校正系数；i为分析元素;j为共存元素;base为基体元素。(各元素曲线图略),2.3.4精密度试验选用GH825控制样品在相同条件下连续测定10次，计算出各元素含量的平均值，标准偏差及相对标准偏差见表11。,从表11的数据可以看出此方法的精密度非常好，优于化学国标GB/T223分析方法的精密度。2.3.5用本方法与化学法对照分析了两炉，其对比分析结果见表12。,从以上的对比数据可以看出X射线荧光光谱分析法与化学分析法的数值非常接近，各元素的绝对误差值都小于国家标准规定的允许误差。4、结论1）通过对两种研磨材料制备试样的研究试验得出，GH3030镍基合金采用含有7.46%Al2O3的树脂圆片研磨试样时，Al2O3不定量的沾污了试样表面，使铝的分析曲线无法拟合,改用氧化锆砂带研磨试样后由于试样没有受到Al2O3沾污因此铝的分析曲线得到了很好的线性。,2）使用X射线荧光光谱法对高温合金材料元素