[发明专利]Ti80钛合金标准物质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，涉及一种计量检测钛合金材料的标准物质，具体涉及一种Ti80钛合金标准物质，还涉及这种标准物质的制备方法。

背景技术

Ti80钛合金的名义组分为Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo，是一种铝含量较高，并含有β稳定元素Nb、Mo和中性元素Zr的近α型钛合金，是专为船舶设计的一种具有高强耐蚀易焊等优质性能的钛合金牌号。该合金具有较高的比强度，属于786MPa级钛合金，具有很强的抗腐蚀性和良好的焊接性能，被广泛应用于船舶的受力构件、螺栓、轴及耐压耐蚀壳体。

为了保障钛合金产品的质量可靠性及稳定性，必须对其材质进行准确的组分测量，需要相应的钛合金标准物质对分析方法、分析设备及分析结果进行校准。目前钛合金分析方法除湿法的化学分析方法外，先进快捷的仪器分析方法有：（1）X射线荧光光谱分析法；（2）光电直读光谱法；（3）原子吸收光谱法；（4）ICP等离子光谱法等，这些分析方法均需要相应的标准物质用于建立工作标准，对仪器进行校准。

标准物质是具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性值，用于校验仪器，评价测量方法或给材料赋值的材料或物质。标准物质作为计量器具的一种，它能复现，保存和传递量值，保证在不同时间与空间量值的可比性与一致性。钛合金标准物质的作用可以归纳为以下几个方面：（1）评价分析测试方法的精密度和准确度；（2）用于校准分析仪器；（3）用作建立钛合金的分析测定工作标准;（4）控制钛合金材料的分析质量；（5）用于实验室认可和实验室能力验证。

Ti80钛合金系列标准物质的研制主要有以下两个难点：

（1）如何控制Ti80钛合金标准物质各元素组分含量，使其覆盖Ti80钛合金标准组分含量范围，并且使各元素含量呈梯度分布，以满足标准物质的使用需要。由于标准物质需要绘制分析工作曲线，标准物质各分析元素含量应呈合理地梯度分布，由于Ti80钛合金各元素化学组分含量范围很窄，要满足6个含量点梯度分布，熔炼过程对成分含量的精确控制有较大难度。例如主元素Nb的含量范围仅相差2.0%，相邻两含量点，其中较低组分的上限与较高组分的下限仅相差0.1%，6个含量很难呈梯度分布。Ti80材质中需要定量分析的元素有Al、Nb、Zr、Mo、Si、Fe、C等元素，各元素的饱和蒸气压不同，熔炼过程中挥发不同步，其中Al、Fe、Si元素的饱和蒸气压高于基体钛，挥发较严重，并且Si、Fe、C杂质元素的最低含量往往超过了基体材料海绵钛和各种中间合金带入的Si、Fe、C杂质含量，并且原材料中杂质组分含量分布不均匀，很难准确控制其组分，并使其满足6个组分梯度分布。

（2）标准物质特性量值的均匀性、稳定性和准确性是重要的质量指标，所以对标准物质铸锭的均匀性要求极高，如何解决铸锭的偏析问题，以保证各元素的均匀性。根据国家冶金产品光谱标准物质技术规范有关规定：主要组分元素的含量范围，按产品技术条件的上、下限（尤其是下限）向外适当延伸。含量在10%以上者，延伸5%~15%；含量在10%以下者，延伸15%~30%。杂质元素含量范围，应当包含该牌号或产品技术条件要求的上限，而且在不至于产生第三元素影响的前提下，最高值可以达到最低值的5倍以上。由于标准物质组分含量范围要比标准组分范围宽，各元素最高含量往往超过了该元素在基体材料中的固溶度，均匀性很难保证。例如，Ti80钛合金标准组分Al元素的最高含量是6.5%，标准物质中Al元素的最高含量是7.0%，Al元素含量超过6.0%将析出金属化合物Ti₃Al，产生偏析，并且钛合金凝固过程中，α稳定元素（主要是Al）易在晶界富集，β稳定元素Mo、Nb易在晶界贫化，均匀性很难达到标准物质的要求。

由于Ti80钛合金系列标准物质研制难度很大，所以迄今为止，国内外均没有Ti80钛合金系列标准物质。因此，迫切需要研制一种Ti80钛合金材料组分分析标准物质，以准确控制和保证Ti80钛合金产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ti80钛合金标准物质，用于Ti80钛合金各元素的组分分析。

本发明的另一个目的是提供上述标准物质的制备方法。