技术领域
[0001] 本方法是一种测定
高温合金中铝含量的方法，属于
合金元素分析测量技术领域。
背景技术
[0002] 在航空工业中，高温合金因其在600℃～1100℃的
氧化和燃气
腐蚀条件下可承受复杂应
力、长期可靠工作的优异性能，是航天、
能源、交通运输和化学工业的重要材料。
[0003] 高温合金是化学成分最复杂的合金材料。高温合金按基体可分为镍基、
铁镍基和钴基三类，高含量的共存元素有Al、Co、Cr、Cu、Fe、Hf、Mo、Mn、Nb、Re、Ta、Ti、W等元素，这些基体元素和共存元素的存在对铝元素的分析带来的样品溶解和
光谱干扰等方面的困难。
[0004] 高温合金中有酸不溶铝，通常的样品溶解方式只能测量其中的酸溶铝的含量，我院在长期的测试工作和科学研究中深入试验，研究出能够测量高温合金中酸溶铝和酸不溶铝总量的分析反复。
[0005] 电感耦合
等离子体发射光谱法方法以其检出限低、精
密度好、
稳定性好、各类干扰相对少、线性范围宽、分析速度快等优异特点已成为化学分析的常规有力手段之一，可以分析高温合金中的大多数分析元素，其分析高温合金的能力是其他分析手段不能替代的。
发明内容
[0006] 本发明正是针对上述
现有技术状况而设计提供了一种测定高温合金中铝含量的方法，其目的是提出一种溶样速度快、分析
精度高、操作简便、效率高的测定高温合金中铝总量的方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008] 该种测定高温合金中铝含量的方法，其特征在于：该方法在测定过程中使用的
试剂为：
[0009]
盐酸I，ρ为1.19g/mL；分析纯以上；
[0010]
硝酸，ρ为1.42g/mL；分析纯以上；
[0011]
氢氟酸，ρ为1.15g/mL；分析纯以上；
[0014] 盐酸II，1+1；
[0015] 其特征在于：该方法的步骤是：
[0016] (1)试样按照GB/T 20066的要求进行取样和制样，称取0.05～0.20g试样，精确至0.0001g；
[0017] (2)制备试样溶液
[0018] 将试样置于100mL聚四氟乙烯烧杯或塑料烧杯中，加入10～30mL盐酸、2～10mL硝酸，低温加热至反应停止后，加入0.5～5mL氢氟酸、0.5～4g柠檬酸或酒石酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL塑料容量瓶，加入0.00～10.00mL钇内标溶液，用
水稀释至刻度，摇匀；
[0019] (3)制备工作曲线溶液，按下面两种方式之一进行：
[0020] 方式一：合成工作曲线溶液
[0021] 按步骤(2)制备2～8个不含试样的空白溶液，根据试样中铝和镍的含量范围，在各空白溶液中加入不同含量的铝标准溶液，在各溶液中加入相同量的镍底液，使镍的含量为试样中镍的含量的50％～150％，加入与步骤(2)相同量的钇内标溶液，用水稀释至刻度，摇匀，作为合成工作曲线溶液；
[0022] 方式二：标准物质工作曲线溶液
[0023] 将2～8个不同的高温合金标准物质按步骤(2)制备成标准物质工作曲线溶液，或将1个高温合金标准物质按步骤(2)制备成标准物质工作曲线溶液，和按步骤(2)制备不含试样的空白溶液，在空白溶液中加入镍底液，使镍的含量为试样中镍的含量的50％～150％，再在此溶液加入与步骤(2)相同量的钇内标溶液，用水稀释至刻度，摇匀，作为标准物质工作曲线溶液。
[0024] (4)测量试液中铝的浓度
[0025] 用电感耦合等离子体
原子发射光谱仪依次测量工作曲线溶液中分析元素铝的强度和内标元素钇的强度，横坐标用工作曲线溶液中铝元素的含量、纵坐标用铝元素的强度或用铝元素的强度与钇元素的强度的比值绘制工作曲线，然后，测量试样溶液中铝元素和钇元素的强度，用铝元素的强度或铝元素的强度与钇元素的强度的比值在相应的工作曲线上查出相应铝元素的含量；
[0026] (5)计算测量结果，得到铝含量
[0027] 按下式计算铝元素的百分含量：
[0028]
[0029] 式中：
[0030] m1——从工作曲线上查得的钼量，mg；
[0031] m0——测量试液中所含的试料量，mg，
[0032] 上述方法中所述低温是指加热范围在50～200℃。
[0033] 钇内标溶液的
质量-体积浓度为0.2mg/mL，其制备方法是：称取0.2540g氧化钇，其质量分数不小于99.95％，置于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL盐酸II，用水稀释至刻度，摇匀。
[0034] 一种铝标准溶液A的质量-体积浓度是1.00mg/mL，其制备方法是：称取0.5000g纯铝，质量分数不小于99.95％，置于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入1～5mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0035] 另一种铝标准溶液B的质量-体积浓度是0.10mg/mL，其制备方法是：移取20.00mL铝标准溶液A，置于200mL容量瓶中，加入10～30mL盐酸II，用水稀释至刻度，摇匀。
[0036] 镍底液的质量-体积浓度是10.0mg/mL，其制备方法是：称取10.0g纯镍，质量分数不小于99.95％，放入400mL烧杯中，加入20～60mL水、20～60mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL硝酸，用水稀释至刻度，摇匀。
[0037] 电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件及分析线如下：入射功率0.95～1.4KW；反射功率：＜20W；冷却气流量：12～20L/min；样品提升量：1.0～1.5mL/min；积分时间：1～10s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm或钇360.07nm。
[0038] 本发明优点是：
[0039] 1)样品处理技术是该
专利的优点之一。研究了王水溶解法、
硫酸溶解法和氢氟酸溶解法三种样品溶解方式对高温合金中铝的影响，研究结果表明，用氢氟酸溶解样品可以有效地溶解高温合金中的酸不溶铝，使铝元素的溶解更加完全，因此测定高温合金中氯元素时应用氢氟酸溶解方式。
[0040] 2)方法具有通用性是该专利的优点之一。本方法通过对大量牌号高温合金样品的分析结果得出的本样品溶解方法可以用于所有牌号高温合金中铝元素的测定。本方法通过在JY ULTIMAIIC、PE OPTIMA5300和TJA IRIS两大类三台电感耦合等离子体发射光谱仪器上进行光谱干扰试验，找到了一条在三台光谱仪器上均不受高温合金中基体元素和共存元素干扰的分析谱线：铝394.40nm。因此本方法可以适用于几乎所有电感耦合等离子体发射光谱仪。
[0041] 3)分析方法测定范围宽，测量下限为0.05％，测量上限为7.5％。
[0042] 4)该专利方法测量快速，操作简便，节约了大量人力和物力。
具体实施方式
[0044] 测量InCo718高温合金中铝含量，在以下三台仪器上分别进行测量
[0045] 采用JY ULTIMAIIC型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1050W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0046] 采用PE OPTIMA5300型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1300W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：1～5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0047] 采用TJA IRIS型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1150W；反射功率：＜10W；冷却气流量：12L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇360.07nm。
[0048] (1)、在测定过程中所使用的试剂如下：
[0049] (1.1)、盐酸，ρ约1.19g/mL；分析纯以上；
[0050] (1.2)、硝酸，ρ约1.42g/mL；分析纯以上；
[0051] (1.3)、氢氟酸：ρ约1.15g/mL；分析纯以上；
[0052] (1.4)、柠檬酸；分析纯以上；
[0053] (1.5)、盐酸II，1+1。
[0054] (1.6)、铝标准溶液A：质量-体积浓度是1.00mg/mL；称取0.5000g纯铝(质量分数不小于99.95％)，置于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II(1.5)，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入1～5mL硝酸，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0055] (1.7)、铝标准溶液B：质量-体积浓度是0.10mg/mL。移取20.00mL铝标准溶液A(1.6)，置于200mL容量瓶中，加入10～30mL盐酸II(1.5)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0056] (1.8)、钇内标溶液：质量-体积浓度是0.2mg/mL。称取0.2540g氧化钇(Y2O3，质量分数不小于99.95％)于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II(1.5)，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL盐酸II(1.5)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0057] (1.9)、镍底液：质量-体积浓度是10.0mg/mL。称取10.0g纯镍(质量分数不小于99.95％)于400mL烧杯中，加入20～60mL水、20～60mL硝酸(1.2)，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL硝酸(1.2)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0058] (2)、取样和制样：分析用的试样按照GB/T 20066的要求进行取样和制样；
[0059] (3)、分析步骤如下：
[0060] (3.1)、试料：称取0.10g试样，精确至0.0001g。
[0061] (3.2)、制备试样溶液：将分析步骤(3.1)的试料置于100mL聚四氟乙烯烧杯或塑料烧饼中，加入15mL盐酸(1.1)、5mL硝酸(1.2)，低温加热至反应停止，加入1.5mL氢氟酸(1.3)、2g柠檬酸(1.4)，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL塑料容量瓶，加入2.00mL钇内标溶液(1.8)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0062] (3.3)、制备工作曲线溶液
[0063] 按分析步骤(3.2)制备两个试剂空白溶液，移入100mL容量瓶中，根据试样中铝和镍的含量范围，在两个溶液中加入0.00mL、10.00mL铝标准溶液B(1.7)、6.0mL镍底液(1.9)，加入2.00mL钇内标溶液(1.8)，用水稀释至刻度，摇匀，作为工作曲线溶液；
[0064] (3.4)、测量试液中铝的浓度：分别在三台电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，按
选定的工作条件，依次测量工作曲线溶液中分析元素铝的强度和内标元素钇的强度，横坐标用工作曲线溶液中铝元素的含量、纵坐标用铝元素的强度与钇元素的强度的比值绘制工作曲线，然后，测量试样溶液中铝元素和钇元素的强度，用铝元素与钇元素的强度的比值在工作曲线上查出相应铝元素的含量；
[0065] (4)、计算测量结果，在JY ULTIMAIIC仪器上得到铝的含量为0.618％、在PE OPTIMA5300仪器上得到铝的含量为0.603％、在TJAIRIS仪器上得到铝的含量为0.610％。
[0066] 实施例二
[0067] 测量DZ125高温合金中铝含量，在以下三台仪器上分别进行测量
[0068] 采用JY ULTIMAIIC型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1050W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0069] 采用PE OPTIMA5300型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1300W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：1～5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0070] 采用TJA IRIS型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1150W；反射功率：＜10W；冷却气流量：12L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇360.07nm。
[0071] (1)、在测定过程中所使用的试剂如下：
[0072] (1.1)、盐酸，ρ约1.19g/mL；分析纯以上；
[0073] (1.2)、硝酸，ρ约1.42g/mL；分析纯以上；
[0074] (1.3)、氢氟酸：ρ约1.15g/mL；分析纯以上；
[0075] (1.4)、柠檬酸；分析纯以上；
[0076] (1.5)、盐酸II，1+1。
[0077] (1.6)、钇内标溶液：质量-体积浓度是0.2mg/mL。称取0.2540g氧化钇(Y2O3，质量分数不小于99.95％)于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II(1.5)，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL盐酸II(1.5)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0078] (2)、取样和制样：分析用的试样按照GB/T 20066的要求进行取样和制样；
[0079] (3)、分析步骤如下：
[0080] (3.1)、试料：称取0.10g试样，精确至0.0001g。
[0081] (3.2)、制备试样溶液：将分析步骤(3.1)的试料置于100mL聚四氟乙烯烧杯或塑料烧饼中，加入15mL盐酸(1.1)、5mL硝酸(1.2)，低温加热至反应停止，加入1.5mL氢氟酸(1.3)、2g柠檬酸(1.4)，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL塑料容量瓶，加入2.00mL钇内标溶液(1.6)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0082] (3.3)、制备工作曲线溶液
[0083] 选择GBW(E)010074、010075、010076、010079等四个镍基高温合金标准物质(牌号为DZ125，Al的标准值分别为4.77％、3.685、4.28％、6.03％)，按分析步骤(3.2)制备成工作曲线溶液。
[0084] (3.4)、测量试液中铝的浓度：分别在三台电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，按选定的工作条件，依次测量工作曲线溶液中分析元素铝的强度和内标元素钇的强度，横坐标用工作曲线溶液中铝元素的含量、纵坐标用铝元素的强度与钇元素的强度的比值绘制工作曲线，然后，测量试样溶液中铝元素和钇元素的强度，用铝元素与钇元素的强度的比值在工作曲线上查出相应铝元素的含量；
[0085] (4)、计算测量结果，在JY ULTIMAIIC仪器上得到铝的含量为4.888％、在PE OPTIMA5300仪器上得到铝的含量为4.888％、在TJA IRIS仪器上得到铝的含量为4.835％。
[0086] 实施例三
[0087] 测量GH3128高温合金中铝含量，在以下三台仪器上分别进行测量
[0088] 采用JY ULTIMAIIC型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1050W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0089] 采用PE OPTIMA5300型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1300W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：1～5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0090] 采用TJA IRIS型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1150W；反射功率：＜10W；冷却气流量：12L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇360.07nm。
[0091] (1)、在测定过程中所使用的试剂如下：
[0092] (1.1)、盐酸，ρ约1.19g/mL；分析纯以上；
[0093] (1.2)、硝酸，ρ约1.42g/mL；分析纯以上；
[0094] (1.3)、氢氟酸：ρ约1.15g/mL；分析纯以上；
[0095] (1.4)、酒石酸；分析纯以上；
[0096] (1.5)、盐酸II，1+1。
[0097] (1.6)、铝标准溶液A：质量-体积浓度是1.00mg/mL；称取0.5000g纯铝(质量分数不小于99.95％)，置于250mL烧杯中，加入20～60mL盐酸II(1.5)，低温加热溶解，待剧烈反应后，加入1～5mL硝酸(1.2)，低温加热至溶解完全，冷却后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
[0098] (1.7)、铝标准溶液B：质量-体积浓度是0.10mg/mL。移取20.00mL铝标准溶液A(1.6)，置于200mL容量瓶中，加入10～30mL盐酸II(1.5)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0099] (1.8)、镍底液：10.0mg/mL。称取10.0g纯镍(质量分数不小于99.95％)于400mL烧杯中，加入20～60mL水、20～60mL硝酸(1.2)，低温加热至溶解完全，冷却后移入1000mL容量瓶中，补加20～80mL硝酸(1.2)，用水稀释至刻度，摇匀。
[0100] (2)、取样和制样：分析用的试样按照GB/T 20066的要求进行取样和制样；
[0101] (3)、分析步骤如下：
[0102] (3.1)、试料：称取0.10g试样，精确至0.0001g。
[0103] (3.2)、制备试样溶液：将分析步骤(3.1)的试料置于100mL聚四氟乙烯烧杯或塑料烧饼中，加入15mL盐酸(1.1)、5mL硝酸(1.2)，低温加热至反应停止，加入1.5mL氢氟酸(1.3)、2g柠檬酸(1.4)，低温加热至溶解完全，冷却后移入100mL塑料容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。
[0104] (3.3)、制备工作曲线溶液
[0105] 按分析步骤(3.2)制备四个试剂空白溶液，分别移入100mL容量瓶中，根据试样中铝和镍的含量范围，分别在四个溶液中加入0.00、1.00、2.00、3.00mL铝标准溶液B(1.7)、在四个溶液中均加入6.0mL镍底液(1.8)，用水稀释至刻度，摇匀，作为工作曲线溶液；
[0106] (3.4)、测量试液中铝的浓度：分别在三台电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，按选定的工作条件，依次测量工作曲线溶液中分析元素铝的强度，横坐标用工作曲线溶液中铝元素的含量、纵坐标用铝元素的强度绘制工作曲线，然后，测量试样溶液中铝元素强度，用铝元素的强度在工作曲线上查出相应铝元素的含量；
[0107] (4)、计算测量结果，在JY ULTIMAIIC仪器上得到铝的含量为0.053％、在PE OPTIMA5300仪器上得到铝的含量为0.057％、在TJA IRIS仪器上得到铝的含量为0.056％。
[0108] 实施例四
[0109] 测量K405高温合金中铝含量，在以下三台仪器上分别进行测量
[0110] 采用JY ULTIMAIIC型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1050W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0111] 采用PE OPTIMA5300型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：入射功率1300W；反射功率：＜10W；冷却气流量：15L/min；样品提升量：1.5mL/min；积分时间：1～5s；元素分析线：铝394.40nm；内标分析谱线：钇371.03nm。
[0112] 采用TJA IRIS型电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：
