惰氣熔融法測定鈦及鈦合金中氧氮含量

1、攀鋼技術(shù)57惰氣熔融法測定鈦及鈦合金中氧氮含量惰氣熔融法測定鈦及鈦合金中氧氮含量鐘華(攀鋼鋼鐵研究院)摘要：要：采用TC600氧氮分析儀，建立了惰氣熔融法測定鈦及鈦合金中氧、氮含量的分析方法。該方法分析成本低，易于操作，其精密度和準(zhǔn)確度滿足ISO22963：2008（E）和ASTME1409—2005標(biāo)準(zhǔn)要求，已運用于實際分析中。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：惰氣熔融法；鈦及鈦合金；氧；氮0引言引言鈦及鈦合金中氧、氮含量的高低，對鈦材的物理和機(jī)械性能

2、有較大的影響，是判定其牌號的必檢指標(biāo)[1]。對于鈦中氧、氮的測定，各實驗室普遍采用脈沖電極爐加熱的氧氮分析儀，運用紅外吸收法、熱導(dǎo)法檢測技術(shù)同時測定鈦中氧、氮含量。當(dāng)鈦直接在石墨坩堝中熔融時，熔體的粘度大，生成的氣體很難釋放出來，測定時常用鉑或鎳助熔劑來改善熔體的流動性，以促進(jìn)氧氮的釋放其中鎳的成本低，已被廣泛使用[24]，將鎳鈦重量比控制在7﹕1～17﹕1時，分析結(jié)果一致[5]。對于TC600氧氮分析儀，美國LECO公司推薦使用高溫坩

3、堝法測定鈦中氧、氮含量，實際工作中發(fā)現(xiàn)使用重量較輕的國產(chǎn)鎳籃分析時，高溫坩堝法測定鈦中氮的效果并不理想。為此，在高溫坩堝法的基礎(chǔ)上，對石墨坩堝類型、石墨粉用量、功率等分析條件進(jìn)行了試驗。采用價格相對低廉的國產(chǎn)鎳籃，建立了標(biāo)準(zhǔn)坩堝法同時測定鈦及鈦合金氧、氮含量的分析方法。該方法的測定精密度良好、準(zhǔn)確度高，能滿足最新的ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)的要求[67]。目前，該方法已得到了實際應(yīng)用，滿足了生產(chǎn)和科研的需要，效果良好。1實驗實驗部分部分1.1

4、儀器與主要材料TC600氧氮分析儀，高純氦作載氣，紅外吸收法測量氧，熱導(dǎo)法測量氮。鎳籃（北京盛沃科技有限公司），高溫坩堝（LECO782720），標(biāo)準(zhǔn)坩堝（LECO776247），套坩堝（江蘇武進(jìn)），石墨粉（LECO501073）。鎳籃清洗液：由75mL冰醋酸，25mL濃HNO3和2mL濃HCl混合組成，分析純。樣品清洗液：30%H2O2：濃HF(3：1VV)，分析純。鈦合金GBW02603(O：0.119%、N：0.027%)；純鈦G

5、BW02604(O：0.273%、N：0.023%)；LECO鈦校正樣：501320(O：0.183%0.006%、N：0.019%0.002%)；502201(O：0.304%0.008%、N：0.002%0.001%)；501653(O：0.047%0.003%、N：0.009%0.002%)。1.2實驗方法鎳籃用清洗液清洗60s，然后用自來水沖洗2～3min，再用丙酮洗滌三遍，并存放于丙酮中，吹干后使用。將鈦樣品放入鈦清洗液中，劇

6、烈反應(yīng)大約5s后，將其取出，用水沖洗，再用丙酮清洗三次，吹干后存放于干燥器中，備用。準(zhǔn)確稱取鈦樣品，精確至0.0001g，置于清洗過的鎳籃中。在坩堝中加入約0.05g石墨粉，按儀器說明書進(jìn)行自動投樣分析。扣出試劑空白后，用鈦中氧、氮標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)工作曲線，儀器自動計算出試樣中氧、氮含量。2結(jié)果與討論結(jié)果與討論2.1坩堝與鎳用量參考LECO公司用高溫坩堝分析鈦中氧、氮理化理化檢驗檢驗582009年第32卷第3期圖2不同石墨粉重量下鈦中氮的釋

7、放曲線不同石墨粉重量下鈦中氮的釋放曲線測定精密度較不加或加入0.10g石墨粉時有所提高。試驗現(xiàn)象表明：不加石墨粉，測定時分析功率波動大，部分樣品氮釋放出現(xiàn)拖尾，坩堝的中下部破損嚴(yán)重；加入0.05，0.10g石墨粉后，分析功率較平穩(wěn)，即使出現(xiàn)波動也在氮釋放的后期，坩堝表2石墨粉量對氮分析結(jié)果的影響石墨粉量對氮分析結(jié)果的影響wN%石墨粉g測定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差0.000.01700.01780.01930.01790.0180.000960.

8、050.01860.01890.01940.01910.0190.000340.100.01810.01940.01730.01760.0180.00093的中上部出現(xiàn)裂紋，但是當(dāng)石墨粉為0.10g時，部分樣品氮釋放也出現(xiàn)拖尾，導(dǎo)致精密度變差。綜上所述，在坩堝中加入少量石墨粉，可有效防止坩堝過早被熔體浸蝕損壞，但過多的石墨粉會使熔體的流動性變差，影響鈦中氮的釋放。試驗中確定石墨粉用量為0.05g。2.3分析功率改變分析功率，對50132

9、0樣中的氧、氮量進(jìn)行了測定。分析結(jié)果見表3。表3分析功率試驗結(jié)果分析功率試驗結(jié)果(n=2=2)ON分析功率W測定值%釋放時間s測定值%釋放時間s46000.18020～250.01542～5148000.18320～250.01739～5850000.18320～250.01838～4252000.18220～250.01938～3954000.18020～250.01938～39從表3可見，分析功率在4600～5400W時，氧的測定結(jié)

10、果穩(wěn)定，釋放時間一致。分析功率在4600～5000W時，氮的釋放出現(xiàn)不同程度的拖尾，分析結(jié)果略偏低。當(dāng)分析功率在5200～5400W時，結(jié)果穩(wěn)定。試驗中選用5300W分析功率進(jìn)行測定。2.4空白試驗按上述選定的分析條件，對整個分析系統(tǒng)的氧、氮空白值連續(xù)測定了11次。將儀器默認(rèn)的1g空白值換算成取樣量為0.1g時的空白值，結(jié)果見表4。表4儀器空白值確定儀器空白值確定%元素測定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差測定下限0.00440.00400.00440.

11、00400.00500.00380.00400.0041O0.00480.00490.00430.00430.000410.0080.00020.00040.00020.00020.00040.00010.00030.0002N0.00020.00030.00040.00030.000100.001從表4可見，按0.1g取樣量計算，系統(tǒng)氧、氮空白值分別為0.0043%、0.0003%，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.00041%和0.00010%，按