[發(fā)明專利]Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210521268.0
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102965541A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙教育;張亞娟;袁滿;鞏紅濤;張衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18;G01N1/28
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種計(jì)量檢測鈦合金材料的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，具體涉及一種Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還涉及這種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

Ti80鈦合金的名義組分為Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo，是一種鋁含量較高，并含有β穩(wěn)定元素Nb、Mo和中性元素Zr的近α型鈦合金，是專為船舶設(shè)計(jì)的一種具有高強(qiáng)耐蝕易焊等優(yōu)質(zhì)性能的鈦合金牌號。該合金具有較高的比強(qiáng)度，屬于786MPa級鈦合金，具有很強(qiáng)的抗腐蝕性和良好的焊接性能，被廣泛應(yīng)用于船舶的受力構(gòu)件、螺栓、軸及耐壓耐蝕殼體。

為了保障鈦合金產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性及穩(wěn)定性，必須對其材質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的組分測量，需要相應(yīng)的鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對分析方法、分析設(shè)備及分析結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。目前鈦合金分析方法除濕法的化學(xué)分析方法外，先進(jìn)快捷的儀器分析方法有：（1）X射線熒光光譜分析法；（2）光電直讀光譜法；（3）原子吸收光譜法；（4）ICP等離子光譜法等，這些分析方法均需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于建立工作標(biāo)準(zhǔn)，對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是具有一種或多種足夠均勻和很好確定了的特性值，用于校驗(yàn)儀器，評價(jià)測量方法或給材料賦值的材料或物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為計(jì)量器具的一種，它能復(fù)現(xiàn)，保存和傳遞量值，保證在不同時間與空間量值的可比性與一致性。鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的作用可以歸納為以下幾個方面：（1）評價(jià)分析測試方法的精密度和準(zhǔn)確度；（2）用于校準(zhǔn)分析儀器；（3）用作建立鈦合金的分析測定工作標(biāo)準(zhǔn);（4）控制鈦合金材料的分析質(zhì)量；（5）用于實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可和實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證。

Ti80鈦合金系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制主要有以下兩個難點(diǎn)：

（1）如何控制Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素組分含量，使其覆蓋Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)組分含量范圍，并且使各元素含量呈梯度分布，以滿足標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用需要。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)需要繪制分析工作曲線，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各分析元素含量應(yīng)呈合理地梯度分布，由于Ti80鈦合金各元素化學(xué)組分含量范圍很窄，要滿足6個含量點(diǎn)梯度分布，熔煉過程對成分含量的精確控制有較大難度。例如主元素Nb的含量范圍僅相差2.0%，相鄰兩含量點(diǎn)，其中較低組分的上限與較高組分的下限僅相差0.1%，6個含量很難呈梯度分布。Ti80材質(zhì)中需要定量分析的元素有Al、Nb、Zr、Mo、Si、Fe、C等元素，各元素的飽和蒸氣壓不同，熔煉過程中揮發(fā)不同步，其中Al、Fe、Si元素的飽和蒸氣壓高于基體鈦，揮發(fā)較嚴(yán)重，并且Si、Fe、C雜質(zhì)元素的最低含量往往超過了基體材料海綿鈦和各種中間合金帶入的Si、Fe、C雜質(zhì)含量，并且原材料中雜質(zhì)組分含量分布不均勻，很難準(zhǔn)確控制其組分，并使其滿足6個組分梯度分布。

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值的均勻性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是重要的質(zhì)量指標(biāo)，所以對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鑄錠的均勻性要求極高，如何解決鑄錠的偏析問題，以保證各元素的均勻性。根據(jù)國家冶金產(chǎn)品光譜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定：主要組分元素的含量范圍，按產(chǎn)品技術(shù)條件的上、下限（尤其是下限）向外適當(dāng)延伸。含量在10%以上者，延伸5%~15%；含量在10%以下者，延伸15%~30%。雜質(zhì)元素含量范圍，應(yīng)當(dāng)包含該牌號或產(chǎn)品技術(shù)條件要求的上限，而且在不至于產(chǎn)生第三元素影響的前提下，最高值可以達(dá)到最低值的5倍以上。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)組分含量范圍要比標(biāo)準(zhǔn)組分范圍寬，各元素最高含量往往超過了該元素在基體材料中的固溶度，均勻性很難保證。例如，Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)組分Al元素的最高含量是6.5%，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Al元素的最高含量是7.0%，Al元素含量超過6.0%將析出金屬化合物Ti₃Al，產(chǎn)生偏析，并且鈦合金凝固過程中，α穩(wěn)定元素（主要是Al）易在晶界富集，β穩(wěn)定元素Mo、Nb易在晶界貧化，均勻性很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的要求。

由于Ti80鈦合金系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制難度很大，所以迄今為止，國內(nèi)外均沒有Ti80鈦合金系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。因此，迫切需要研制一種Ti80鈦合金材料組分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以準(zhǔn)確控制和保證Ti80鈦合金產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Ti80鈦合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用于Ti80鈦合金各元素的組分分析。

本發(fā)明的另一個目的是提供上述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法。