YST 1781.2-2025 高温形状记忆合金化学分析方法 第2部分：镍含量的测定 丁二酮肟重量法标准立项发展报告

高温形状记忆合金化学分析方法第2部分：镍含量的测定丁二酮肟重量法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MethodsforChemicalAnalysisofHigh-TemperatureShapeMemoryAlloys—Part2:DeterminationofNickelContent—DimethylglyoximeGravimetricMethod摘要高温形状记忆合金（High-TemperatureShapeMemoryAlloys,HTSMAs）作为在较高温度条件下仍能保持优异形状记忆效应和超弹性功能特性的新型智能材料，在航空航天、核能工程、石油化工及汽车制造等高端技术领域具有不可替代的应用价值。镍元素作为该类合金体系中的关键组元，其含量直接决定着合金的相变温度、力学性能及形状记忆功能，因此建立高精度、高可靠性的镍含量测定方法成为保障材料质量控制的重要技术基础。本报告围绕行业标准YS/T1781.2-2025《高温形状记忆合金化学分析方法第2部分：镍含量的测定丁二酮肟重量法》的立项背景、研制过程和技术内容展开全面论述。该标准由全国有色金属标准化技术委员会归口管理，依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》编制，系统规定了丁二酮肟重量法测定镍含量的适用范围、方法原理、试剂材料、分析步骤、结果计算及允许差等内容。本标准的发布实施填补了我国高温形状记忆合金化学分析方法领域尚无专项标准的空白，为进一步完善高温形状记忆合金标准体系奠定了重要基础。关键词：高温形状记忆合金；化学分析；镍含量测定；丁二酮肟重量法；行业标准；有色金属标准化Keywords:high-temperatureshapememoryalloys;chemicalanalysis;determinationofnickelcontent;dimethylglyoximegravimetricmethod;industrystandard;nonferrousmetalsstandardization一、引言1.1标准立项背景形状记忆合金（ShapeMemoryAlloys,SMAs）是一类具有独特形状记忆效应（ShapeMemoryEffect,SME）和超弹性（Superelasticity,SE）功能特性的新型金属功能材料。与常规形状记忆合金（如NiTi合金）相比，高温形状记忆合金的马氏体相变起始温度（Ms）通常在100℃以上，部分合金体系甚至可达300℃以上，能够满足高温服役环境对材料功能特性的苛刻要求。目前，NiTiHf、NiTiZr、NiTiPd、NiMnGa及NiAl系等高温形状记忆合金已成为国际新材料领域的研究热点，在航空发动机变几何结构部件、航天器可展开机构、核反应堆智能构件以及汽车发动机高温执行器等高端装备中展现出广阔的应用前景。镍元素作为上述绝大多数高温形状记忆合金体系中的基本组成元素，其含量配比对合金的相变温度、相变滞后、可恢复应变、超弹性平台应力以及抗高温氧化性能均具有决定性影响。以NiTiHf合金为例，镍含量的微小波动（±0.5at.%）即可导致马氏体相变温度发生数十摄氏度的显著偏移。因此，在合金设计、熔炼制备、加工成形及成品验收等全流程质量控制环节中，准确、可靠地测定镍含量具有至关重要的技术意义。然而，我国在高温形状记忆合金化学分析方法领域长期缺乏统一的专项行业标准，各生产单位和科研机构多参照GB/T223系列（钢铁及合金化学分析方法）或GB/T5121系列（铜及铜合金化学分析方法）等通用标准执行，存在方法适用性不足、分析结果可比性差、试剂配制和操作步骤不统一等突出问题。随着国内高温形状记忆合金产业的快速发展和市场规模的持续扩大，制定一部专门针对该类合金的镍含量测定方法标准已成为行业内的迫切需求。1.2标准制定的必要性（1）产业发展的现实需求。近年来，随着我国高端装备制造业的快速发展，高温形状记忆合金的产业化进程明显加速。据中国有色金属工业协会统计，2024年我国高温形状记忆合金市场规模已达数十亿元人民币，年均增长率超过15%。产业规模的扩大必然对原材料检验、生产过程控制和产品质量验收提出更加严格的要求。（2）技术规范化的内在要求。高温形状记忆合金的合金化程度高、基体成分复杂，在化学分析过程中，基体元素（如Ti、Zr、Hf等）及共存元素对镍测定的干扰行为与普通合金存在显著差异。通用分析标准中提供的干扰元素限量、分离方案及允许差等技术参数不完全适用于此类新型合金材料，亟需建立针对性强、适用性明确的专项分析方法标准。（3）国际贸易与市场秩序的客观需要。随着我国高温形状记忆合金产品逐步进入国际市场，统一检测方法标准对于消除技术性贸易壁垒、提升国产材料的国际竞争力具有积极作用。二、标准编制依据与原则2.1编制依据本标准的编制严格遵循以下法律法规和标准化指导性文件：-《中华人民共和国标准化法》（2017年修订）-《行业标准管理办法》（国家市场监督管理总局令第18号）-GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》-GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》-YS/T1-2018《有色金属行业标准编写导则》在涉及安全、环保和实验室质量管理方面，本标准同时参考了GB/T25915.1《洁净室及相关受控环境第1部分：空气洁净度等级》和RB/T214-2017《检验检测机构资质认定能力评价检验检测机构通用要求》等相关标准的要求。2.2编制原则（1）科学性原则。方法原理建立在成熟的分析化学理论基础之上，丁二酮肟与镍离子在氨性溶液中生成红色络合物沉淀的反应具有高度的选择性和化学计量关系，该方法已广泛应用于钢铁、镍基合金等材料中常量及半微量镍的测定，方法的准确度和精密度经过了长期实践验证。（2）适用性原则。方法的适用范围以高温形状记忆合金的典型成分范围为基准进行合理设计，充分考虑了钛、锆、铪、钴、铁、铝、铜、锰等共存元素可能产生的干扰及消除措施。（3）协调性原则。标准的技术内容与现行有效的国家标准和行业标准保持协调一致。在方法原理和操作流程上与GB/T223.25《钢铁及合金镍含量的测定丁二酮肟重量法》保持基本一致，同时针对高温形状记忆合金的基体特性进行了适当调整和优化。三、标准主要技术内容3.1标准基本信息-标准编号：YS/T1781.2-2025-标准名称：高温形状记忆合金化学分析方法第2部分：镍含量的测定丁二酮肟重量法-标准状态：现行-标准性质：推荐性行业标准-发布机构：中华人民共和国工业和信息化部（行业标准-有色金属）-发布日期：2025年4月10日-实施日期：2025年11月1日-中国标准文献分类号：H60（其他有色金属及其合金）3.2适用范围与测定范围本标准适用于高温形状记忆合金中镍含量的测定，丁二酮肟重量法。测定范围（质量分数）为5.00%~60.00%。3.3方法原理试料用酸溶解后，在酒石酸或柠檬酸存在的氨性溶液中，加入丁二酮肟乙醇溶液，使镍与丁二酮肟生成红色的丁二酮肟镍络合物沉淀。沉淀经过滤、洗涤后，在110℃～120℃下烘干至恒重，称量丁二酮肟镍沉淀的质量，从而计算镍的含量。该方法的化学计量关系明确，丁二酮肟镍的组成恒定（Ni(C₄H₇O₂N₂)₂），镍在沉淀中的换算因数（0.2032）为精确的理论值。在酒石酸或柠檬酸存在的条件下，铁、铝、铬、钛、锆、铪等元素被络合掩蔽而不产生干扰，保证了方法具有良好的选择性。3.4试剂与材料标准中详细规定了所需试剂及规格要求，主要试剂包括：-盐酸（ρ约1.19g/mL）、硝酸（ρ约1.42g/mL）-酒石酸溶液（500g/L）或柠檬酸溶液（500g/L）-氨水（ρ约0.90g/mL）-丁二酮肟乙醇溶液（10g/L）-硝酸铵溶液（20g/L，洗涤用）-硝酸银溶液（10g/L，用于检验沉淀是否洗涤完全）所有试剂除特别注明外均为分析纯级，实验用水为蒸馏水或同等纯度的去离子水。3.5分析步骤分析步骤主要包括：试料称量：按试料中预估镍含量准确称取适量试样（通常为0.20g～1.00g，精确至0.0001g）。试料溶解：将试料置于400mL烧杯中，加入适量盐酸和硝酸的混合酸，加热溶解。对于难溶试样（如含高熔点组元的合金），可采用盐酸-硝酸-氢氟酸或盐酸-过氧化氢等体系辅助溶解，并蒸至近干以驱除过量酸。干扰元素的掩蔽：向上述溶液中加入酒石酸溶液（或柠檬酸溶液），以络合铁、铝、钛、锆、铪等共存离子，防止其在氨性溶液中生成氢氧化物沉淀而干扰测定。沉淀：将溶液用水稀释至约200mL，用氨水中和至溶液呈弱碱性（pH约为8～9），加入丁二酮肟乙醇溶液，充分搅拌以确保沉淀完全。在60℃～70℃水浴中保温30分钟，冷却至室温。过滤与洗涤：用已恒重的玻璃砂芯坩埚（G4号）进行减压过滤，以硝酸铵溶液（20g/L）洗涤沉淀数次，至滤液中无氯离子（以硝酸银溶液检查）。干燥与称量：将带有沉淀的坩埚置于110℃～120℃烘箱中干燥至恒重（通常需1小时以上），置于干燥器中冷却至室温后称量，重复干燥、冷却和称量，直至前后两次称量差值不超过0.2mg。空白试验：随同试料做空白试验，用于校正试剂及器皿引入的系统误差。3.6结果计算镍含量以质量分数ω(Ni)计，数值以%表示，按下式计算：ω(Ni)=(m₁-m₂)×0.2032/m₀×100%式中：-m₁——丁二酮肟镍沉淀和坩埚的质量，单位为克（g）-m₂——空白试验沉淀和坩埚的质量，单位为克（g）-m₀——试料的质量，单位为克（g）-0.2032——丁二酮肟镍换算为镍的换算因数计算结果保留至小数点后两位。3.7精密度与允许差标准中给出了方法的精密度数据。在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%。重复性限（r）按相关数据表中所列方程计算，再现性限（R）亦按相应方程计算。镍含量测量范围及允许差的具体数值以标准正式发布文本为准。3.8质量保证与控制标准要求每个实验室应使用有证标准样品或按GB/T6379.2-2004规定确定的方法精密度和准确度进行内部质量控制。若实验室尚无高温形状记忆合金标准样品，可选用组成相近的镍基合金标准样品进行验证，但应验证其基体对测定结果不存在显著性影响。四、标准研制过程本标准的研制工作遵循了行业标准制定的规范流程，主要经历了以下几个阶段：（1）立项申请阶段。标准起草单位在对国内高温形状记忆合金产业现状和检测技术需求进行广泛调研的基础上，向全国有色金属标准化技术委员会提出立项申请。申请材料中详细论述了标准制定的必要性、可行性及预期经济和社会效益。（2）起草阶段。2023年初，由全国有色金属标准化技术委员会下达标准制定任务，确定由标准主要起草单位组建标准编制组。编制组在收集国内外相关标准和文献资料的基础上，开展试验验证工作，系统考察了溶解条件、掩蔽剂用量、沉淀酸度、陈化时间、洗涤次数等关键参数对测定结果的影响，完成了方法精密度和准确度的协同试验（实验室间比对试验）。在此基础上，编写了标准讨论稿和编制说明。（3）征求意见阶段。标准讨论稿经秘书处初审后，广泛发送至行业内相关生产企业、检测机构、科研院所和大专院校征求意见。编制组对反馈意见逐条进行了认真处理和回复，对标准文本进行了修改完善，形成标准送审稿。（4）审查与报批阶段。2024年下半年，全国有色金属标准化技术委员会组织召开了标准审查会，与会专家对标准送审稿的技术内容、文字表述和编写格式进行了全面审查，一致同意通过审查。编制组根据审查意见再次修改后，形成标准报批稿，经逐级审核后由工业和信息化部于2025年4月10日批准发布，自2025年11月1日起实施。五、主要修订（起草）单位介绍广东省科学院工业分析检测中心（以下简称“中心”）是本标准的主要起草单位之一，在标准研制过程中承担了核心技术方案的制定、试验验证和文本编写等关键任务。广东省科学院工业分析检测中心是广东省科学院下属的专业从事材料分析测试与质量检测的综合性科研机构，具有中国合格评定国家认可委员会（CNAS）实验室认可和检验检测机构资质认定（CMA）双重资质。中心设有化学分析、物理性能测试、无损检测、环境检测等多个专业实验室，拥有一支高素质的专业技术人才队伍，其中高级职称人员占比超过40%。中心长期致力于有色金属新材料分析测试技术的研究与服务，在高温合金、钛合金、形状记忆合金、稀有金属等先进材料的化学成分分析方法研究方面积累了丰富的经验和深厚的技术储备。中心先后承担和参与了多项国家标准和行业标准的制修订工作，包括GB/T4698系列《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法》、GB/T20975系列《铝及铝合金化学分析方法》以及多项有色金属行业标准，在标准化研究领域具有广泛的影响力。此外，本标准还联合了国内若干高温形状记忆合金重点生产企业和科研机构共同参与起草，包括具有丰富形状记忆合金研发经验的材料研究所和相关检测机构，汇聚了行业内在高温形状记忆合金材料制备、应用开发和化学分析领域的优势力量，确保了标准的技术水平和行业适用性。六、标准实施的意义与展望6.1实施意义YS/T1781.2-2025的发布实施具有多方面的积极意义：（1）填补标准空白，完善标准体系。该标准是我国首部专门针对高温形状记忆合金化学分析方法制定的行业标准，填补了该领域标准化工作的空白。作为YS/T1781《高温形状记忆合金化学分析方法》系列标准的第2部分，该标准的实施为后续其他元素测定方法标准的制定提供了范例和基础，对于逐步建立和完善高温形状记忆合金标准体系具有重要的引领和示范作用。（2）统一检测方法，保障质量控制。标准的实施统一了高温形状记忆合金中镍含量测定的方法原理、试剂要求、操作步骤和结果处理方式，消除了因方法不统一导致的分析结果差异，为合金材料的质量控制和产品验收提供了统一的技术依据，有力保障了产品的质量稳定性和一致性。（4）为后续标准提供参考。本标准在方法选择、干扰消除和条件优化等方面的研究成果，可为后续其他元素（如钛、锆、铪等）测定标准的制定提供技术参考和方法借鉴。6.2未来展望展望未来，高温形状记忆合金化学分析方法标准化工作可以从以下几个方面进一步推进：（1）加快系列标准的制定步伐。以本标准的发布为契机