一种高温合金粉末中痕量元素含量的测定方法与流程

本发明涉及合金检测，尤其涉及一种高温合金粉末中痕量元素含量的测定方法。

背景技术：

1、高温合金粉末是粉末冶金和金属增材制造等高温合金生产和制造的原材料，其特性直接影响粉末经过热固结成型和热加工后的块体材料的组织特征，从而影响材料的服役性能。高温合金中痕量元素的含量及分布对其性能有重大影响，在高温、大机械荷载及循环应变等恶劣环境使用过程中，高温合金制件中的痕量元素会在表面或与涂层的界面层偏析，痕量元素的影响被数量级的放大，导致制件的性能严重下降。因此，准确测定高温合金粉末中的痕量元素含量意义重大，将为高温合金生产工艺的监控及改进、相关机理研究提供数据基础。

2、目前，高温合金中痕量元素分析方法主要有：石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、氢化物发生-原子荧光光谱法、电感耦合等离子质谱法、辉光放电质谱法(gdms)等。除了gdms法，其他方法均为化学湿法。化学湿法在实际应用中存在样品处理繁琐、部分元素(例如钾、钠、钙、镁、铁、硅等)由于试剂空白导致方法检出限偏高、氯元素无法测定等问题。gdms法具有固体直接测量、灵敏度高、检测限低(多数元素检测限可低至μg/g～ng/g级)、基体效应小、可分析元素多、多元素同时测量、线性动态范围宽(超过10个数量级)等优点，是目前固体超纯材料中的痕量元素直接分析的首选方法。与化学湿法方法相比，gdms具有分析速度快、空白低、可同时获得多种元素原位分布信息等特点。对于高温合金中钾、钠、钙、镁、铁、硅、银、砷、硼、磷、硒、碲、铊等元素，gdms具有极低的检出限，显示出了其独特的优点。

3、在gdms分析中，固体块状或针状样品可直接分析，而粉末状样品需要采用压片机压片成型后进行才能进行分析。高温合金粉末由于粘性较差，压片过程中不容易成型。因此，样品制备是高温合金粉末gdms分析中的难点之一。

4、现有专利和文献中，关于辉光放电质谱法中粉末样品制备方法包括：直接压片、与纯镓粉混匀后压片、与纯铜粉/钨粉混匀后压片、与纯铝粉混匀后压入纯金属槽、压制在高纯铟块/片或钽箔上、与铟和geo2/in复合材料熔融混合成块状、金属条辅助导电装置压片、金属槽导电辅助装置压片、覆盖导电金属窗口等，主要目的是为了将易压制成型的粉末样品压制成适合辉光放电质谱分析的块状或片状样品，或辅助不导电粉末样品放电。

5、然而，现有的方法并不适用于高温合金粉末样品，具体包括：

6、1)直接压片：高温合金粉末由于粘性较差，压片过程中不容易成型；

7、2)与纯金属粉末混匀后压片、压入纯金属槽、金属条辅助导电压片、覆盖导电金属窗口：金属样品中该纯金属元素无法测定，例如与纯铜粉混合后无法测定原样品中铜元素含量；

8、3)压制在高纯铟块/片上：无法测定铟元素，且铟熔点低，只适用于低流速辉光放电质谱仪，不适用于高流速辉光放电质谱仪；

9、4)没有考虑空白值对测定结果的影响。

10、文献determination of trace elements in high purity alumina powder byhelium enhanced direct current glow discharge mass spectrometry[jung s,spectrochimica acta part b:atomic spectroscopy,2016,122]中公开了一种辉光放电质谱样品制备和测试：

11、(1)样品制备：将氧化铝粉末与高纯石墨粉末(200目，金属基99.9999％)按1：1的质量比，放入15ml的研磨碗中，加入10mm直径的氧化铝球，在振动球磨仪中混匀。然后将混匀后的样品装入不锈钢杯中，在1.3kn/cm2的压力下压成导电的片；

12、(2)相对灵敏度因子(rsf)校准：采用基体匹配的高纯氧化铝标准物质crm jcrmr035等校准各待测元素的rsf。

13、然而，该文献中的制样条件适用于氧化铝粉末样品，但并不适用于高温合金粉末样品，由于氧化铝粉末本身不导电，文献中公开的技术方案的效果也只是增加了氧化铝粉末的导电性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高温合金粉末中痕量元素含量的测定方法，可以准确测定高温合金粉末中痕量元素含量，可以解决现有高温合金粉末由于粘性较差压片过程中不容易成型的问题。

2、本发明提供了一种高温合金粉末中痕量元素含量的测定方法，包括以下步骤：

3、a)空白试验：将第一部分高纯石墨粉末采用压片机压制成片状，得到第一压片样品，采用辉光放电质谱仪测定高纯石墨粉末中待测痕量元素x的质量含量，连续测定至少2次，取平均结果作为测定值，记为

4、样品制备：将待测高温合金粉末样品与第二部分高纯石墨粉末按质量比m1：m2研磨混匀，将得到的混合粉末采用压片机压制成片状，得到第二压片样品；

5、b)测量仪器校准：采用与所述待测高温合金粉末样品的基体匹配或相近的标准物质或内控样品，校准待测元素相对灵敏度因子；

6、c)样品的测定：采用辉光放电质谱仪测定第二压片样品中待测痕量元素x的质量含量，连续测定至少2次，取平均结果作为测定值

7、d)计算：当和均低于方法检出限，则待测高温合金粉末样品中待测痕量元素x的质量含量低于方法检出限；

8、当高于方法检出限时，待测高温合金粉末样品中待测痕量元素x的质量含量通过公式(1)进行计算；

9、

10、其中，不大于0.0001％。

11、优选的，步骤a)中，所述高纯石墨粉末的纯度不小于99.999％。

12、优选的，步骤a)中，所述第一压片样品呈圆形，直径大于20mm且不超过40mm，所述第一压片样品的厚度为3～10mm。

13、优选的，步骤a)中，所述辉光放电质谱仪的工作条件包括：

14、放电电流：30～50ma，放电电压900～1400v，放电气体流速300～550ml/min，样品预溅射时间不少于5min。

15、优选的，步骤a)中，所述m1：m2＝3～5：1。

16、优选的，步骤a)中，所述第二压片样品呈圆形，直径大于20mm且不超过40mm，所述第二压片样品的厚度为3～10mm。

17、优选的，步骤c)中，所述辉光放电质谱仪的工作条件包括：

18、放电电流：30～50ma，放电电压900～1400v，放电气体流速300～550ml/min，样品预溅射时间不少于5min。

19、本发明提供了一种高温合金粉末中痕量元素含量的测定方法，包括以下步骤：a)空白试验：将第一部分高纯石墨粉末采用压片机压制成片状，得到第一压片样品，采用辉光放电质谱仪测定高纯石墨粉末中待测痕量元素x的质量含量，连续测定至少2次，取平均结果作为测定值，记为样品制备：将待测高温合金粉末样品与第二部分高纯石墨粉末按质量比m1：m2研磨混匀，将得到的混合粉末采用压片机压制成片状，得到第二压片样品；b)测量仪器校准：采用与所述待测高温合金粉末样品的基体匹配或相近的标准物质或内控样品，校准待测元素相对灵敏度因子(rsf)；c)样品的测定：采用辉光放电质谱仪测定第二压片样品中待测痕量元素x的质量含量，连续测定至少2次，取平均结果作为测定值d)计算：当和均低于方法检出限，则待测高温合金粉末样品中待测痕量元素x的质量含量低于方法检出限；当高于方法检出限时，待测高温合金粉末样品中待测痕量元素x的质量含量通过公式(1)进行计算；其中，不大于0.0001％。

20、本发明可以准确测定高温合金粉末中痕量元素含量，大部分痕量元素定量限为0.00001％；本发明可以解决现有高温合金粉末由于粘性较差压片过程中不容易成型的问题，弥补现有分析方法样品处理繁琐、部分元素方法检出限偏高、氯元素无法测定的不足。