首页 理论教育 高温合金成分分析:电感耦合等离子体原子发射光谱法

高温合金成分分析:电感耦合等离子体原子发射光谱法

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:电感耦合等离子体原子发射光谱法以其检出限低、精密度好、稳定性好、各类干扰少、线性范围宽、分析速度快等优点成为化学分析高温合金的常规有力手段之一,它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。表1-1 高温合金分析的元素及其质量分数范围

高温合金成分分析:电感耦合等离子体原子发射光谱法

高温合金具有优良的热强热硬性能、热稳定性能及热疲劳性能,可以承受复杂应力,组织稳定,有害相少,高温时抗氧化热腐蚀性好,蠕变特性出色,能够在相当苛刻的高温环境下服役,广泛应用于航空、航天、海洋石油交通运输化学工业领域

高温合金是化学成分最复杂的合金材料,按基体可分为镍基、铁镍基、钴基以及极少牌号的铬基,高含量的共存元素有Al、Co、Cr、Cu、Fe、Hf、Mo、Mn、Nb、Re、Ta、Ti、W等。随着材料科学的发展,在高温合金中越来越多地加入少量B、Ce、La、Mg、Si、V、Y、Zr、N等化学元素以改善其性能,同时对O、H、Ca、As、Pb、Sb、Bi、Te、Se、Tl、Sn、Ag等杂质元素的含量限制越来越严格。因此,高温合金中要求分析的元素多,且各元素的含量变化大,多数元素的含量变化均在两个数量级以上,给分析工作带来了很大困难。

电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry,简称ICP-AES)以其检出限低、精密度好、稳定性好、各类干扰少、线性范围宽、分析速度快等优点成为化学分析高温合金的常规有力手段之一,它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。

目前常见的ICP-AES发射光谱仪根据分光和检测的原理不同可分为两大类,一类为平面光栅分光后由光电倍增管检测的仪器,如法国堀场乔平·伊冯公司(HORIBA Jobin Yvon公司,简称HJY公司)的ULTIMAⅡ型仪器;另一类为中阶梯光栅分光后由固态检测器(电荷耦合检测器CCD或电荷注入检测器CID)检测的仪器,如美国珀金埃尔默公司(PerkinElmer公司,简称PE公司)生产的OPTIMA 3000~8300系列仪器和美国赛默飞世尔公司(Thermo公司)生产的IRIS系列和iCAP系列仪器。

本书在以下五个型号的ICP-AES发射光谱仪上进行试验研究工作:

1)HJY公司生产的ULTIMAⅡ型仪器。其分光系统为两块光栅,光栅刻线密度为4320条/mm和2400条/mm,焦距为1m,用光电倍增管检测,采用一级光检测。160~450nm范围的光谱分辨率为0.006nm。

2)PE公司生产的OPTIMA 3300型及5300型仪器。其分光系统为中阶梯光栅与石英棱镜交叉色散,中阶梯光栅刻线密度为79条/mm,焦距为504mm,用分段式电荷耦合检测器(SCD)检测。200nm处的光谱分辨率为0.007nm,随波长加长光谱分辨率变差。该仪器具有235个可直接寻址的检测单元。(www.xing528.com)

3)Thermo公司生产的IRIS IntrepidⅡ型仪器。其分光系统为中阶梯光栅与石英棱镜交叉色散,中阶梯光栅刻线密度为52.6条/mm,焦距为381mm,用电荷注入检测器(CID)检测。200nm处的光谱分辨率为0.008nm,随波长加长光谱分辨率变差。

4)HJY公司生产的ACTIVA型仪器。其分光系统为两块光栅,光栅刻线密度为4343条/mm和2400条/mm,焦距为0.64m,用背照射电荷耦合检测器(CCD)检测,采用一级光检测,用8nm或16nm宽的观测窗逐个窗口进行检测。160~450nm范围的光谱分辨率为0.010nm。

由于HJY公司生产的ULTIMAⅡ型仪器与ACTIVA型仪器在一定波段范围内的光谱分辨率都是均匀的,而ACTIVA型仪器进行光谱干扰试验时速度比ULTIMAⅡ型仪器快得多,因此本书在进行光谱干扰试验时选择HJY公司生产的ACTIVA型仪器、PE公司生产的OPTIMA 5300型仪器和Thermo公司生产的IRIS IntrepidⅡ型仪器,而在其他试验中选用HJY公司生产的ULTIMAⅡ型仪器与OPTIMA 5300型仪器、IRIS IntrepidⅡ型仪器。

本书在上述五台ICP-AES发射光谱仪上研究了K002、K403、K405、K417、K418、K423、IC6、IC10、DD3、DD6、DZ4、DZ22、DZ125、GH710、GH4169、FGH95、FGH96等常见牌号高温合金中Co、Cr、Fe、Si、Mn、V、Ti、Al、Mo、Cu、W、Nb、Ta、Zr、Ce、B、Hf、Y、Ca、Zn、Mg等化学元素含量的分析技术,分析的元素及测定的质量分数范围见表1-1。

表1-1 高温合金分析的元素及其质量分数范围

978-7-111-47570-5-Chapter01-1.jpg

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈