高锰铝青铜标准物质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高锰铝青铜合金标准物质，各元素含量：Al：5～11wt％；Mn：10～18wt％；Fe：2～5wt％；Ni：1.5～3wt％；Zn：0.1～0.6wt％；Si：0.01～0.18wt％；Pb：0.005～0.03wt％；C：0.01～0.12wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分重量百分比之和为百分百。本发明专利技术还公开了此标准物质的制备方法：配料，熔炼，铸造，铸锭检验，均匀化退火，均匀化变形加工，热处理，机加工，制得。本标准物质各元素成分分布均匀，含量准确，组织结构致密；主成分Mn、Al、Fe、Ni含量呈梯度分布，各元素有良好均匀性，可用于光谱仪建立分析工作标准，校准分析方法及仪器，为材料赋值。

【技术实现步骤摘要】
高锰铝青铜标准物质及其制备方法
本专利技术属于分析检测
，涉及一种计量检测铜合金材料的标准物质，具体涉及一种高锰铝青铜合金标准物质，还涉及这种标准物质的制备方法。
技术介绍
高锰铝青铜是以Mn和Al为主要强化元素的高强度耐蚀合金。在铝青铜中加入多量Mn的目的是抑制β相的共析转变，防止缓冷脆化。该类合金具有很高的力学性能，在大气、淡水、海水中均有良好的耐蚀性，腐蚀疲劳强度高，且铸造性能好，并可以进行焊接，广泛用于船舶螺旋桨的主体材料。目前国内螺旋桨的主要材质为高锰铝青铜中的ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2两种牌号。为了保障该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，需要相应的高锰铝青铜标准物质对分析方法、分析设备及分析结果进行校准。目前铜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。高锰铝青铜系列标准物质的研制主要有以下两个难点：如何控制高锰铝青铜标准物质各元素组分含量，使其覆盖ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2两种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。标准物质通常被用于绘制分析工作曲线，因此要求制备出的标准物质中各分析元素含量应呈合理地梯度分布。ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金需控制的化学元素有8个，每种元素含量必须达到设定的目标值，并满足6个含量点梯度分布，所以熔炼过程对元素含量的精确控制难度较大。高锰铝青铜材质中需要定量分析的元素有Al、Mn、Fe、Ni、Si、Pb、Zn、C等元素，各元素在不同成分含量段、不同熔炼设备中的烧损率不同，其中Al、Zn元素在熔炼过程中的烧损较为严重，并且原材料中Si、Zn、Pb、C等杂质元素含量分布不均匀，很难准确核算其组分含量，难于满足6个组分梯度分布的要求。(2)均匀性、稳定性和准确性是标准物质的重要质量指标，所以对所选用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，在ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2两种合金中化学成分组元中，Ni元素含量超过固溶极限时,容易产生K相(Ni-Al)，分布在α基体上，影响Ni元素的均匀分布。少量的Fe元素加入到合金中形成极细的FeAl3质点，分布于金属溶液中，作为α晶粒的非自发晶核，使合金晶粒细化，并且Fe元素还能延缓原子扩散过程，细化再结晶晶粒，并抑制重结晶相变，阻碍(α+γ2)共析体的形成，但含量过高时，铁有害的特性会突出，在合金结晶过程中凝聚富集，生成树枝状化合物，使得Fe元素的均匀分布变得更加困难。为提高合金均匀性，生产中一般是加入约2％的Ni和约3％的Fe，而高锰铝青铜标准物质中Fe、Ni元素的最高含量分别是5.5％、3.0％。高锰铝青铜系列标准物质研制难度很大，迄今为止，国内外尚无高锰铝青铜系列标准物质。因此，迫切需要研制一种高锰铝青铜材料组分分析标准物质，以准确控制和保证高锰铝青铜产品质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高锰铝青铜标准物质，用于ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl8Mn14Fe3Ni2两种合金各元素的组分分析，解决了目前尚无高锰铝青铜系列标准物质的问题。本专利技术的另一个目的是提供上述标准物质的制备方法。本专利技术的技术方案是，高锰铝青铜标准物质，各主要元素含量范围为：Al：5.00wt％～11.00wt％；Mn：10.00wt％～18.00wt％；Fe：2.00wt％～5.00wt％；Ni：1.50wt％～3.00wt％；Zn：0.10wt％～0.60wt％；Si：0.01wt％～0.18wt％；Pb：0.005wt％～0.030wt％；C：0.01wt％～0.12wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百。本专利技术高锰铝青铜标准物质由如下6种成分组成：(1)QCuMn13/14-1，各组分的重量百分比为：Al：11.00±1.10wt％，Mn：10.00±1.00wt％，Fe：5.00±0.50wt％，Ni：3.00±0.30wt％，Zn：0.10±0.02wt％，Si：0.010±0.002wt％，Pb：0.005±0.001wt％，C：0.010±0.002wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(2)QCuMn13/14-2，各组分的重量百分比为：Al：9.50±0.95wt％，Mn：11.00±1.10wt％，Fe：4.30±0.43wt％，Ni：2.70±0.27wt％，Zn：0.20±0.04wt％，Si：0.050±0.004wt％，Pb：0.010±0.002wt％，C：0.030±0.006wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(3)QCuMn13/14-3，各组分的重量百分比为：Al：8.30±0.83wt％，Mn：13.20±1.32wt％，Fe：3.50±0.35wt％，Ni：2.40±0.24wt％，Zn：0.30±0.06wt％，Si：0.080±0.016wt％，Pb：0.015±0.003wt％，C：0.050±0.010wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(4)QCuMn13/14-4，各组分的重量百分比为：Al：7.80±0.78wt％，Mn：14.20±1.42wt％，Fe：3.00±0.30wt％，Ni：2.10±0.21wt％，Zn：0.40±0.08wt％，Si：0.10±0.02wt％，Pb：0.02±0.004wt％，C：0.070±0.014wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(5)QCuMn13/14-5，各组分的重量百分比为：Al：6.50±0.65wt％，Mn：16.50±1.65wt％，Fe：2.50±0.25wt％，Ni：1.80±0.18w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高锰铝青铜标准物质，其特征在于，各主要元素含量范围为：Al：5.00wt％～11.00wt％；Mn：10.00wt％～18.00wt％；Fe：2.00wt％～5.00wt％；Ni：1.50wt％～3.00wt％；Zn：0.10wt％～0.60wt％；Si：0.01wt％～0.18wt％；Pb：0.005wt％～0.030wt％；C：0.01wt％～0.12wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百。

【技术特征摘要】
1.一种高锰铝青铜标准物质，其特征在于，各主要元素含量范围为：Al：5.00wt％～11.00wt％；Mn：10.00wt％～18.00wt％；Fe：2.00wt％～5.00wt％；Ni：1.50wt％～3.00wt％；Zn：0.10wt％～0.60wt％；Si：0.01wt％～0.18wt％；Pb：0.005wt％～0.030wt％；C：0.01wt％～0.12wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；高锰铝青铜标准物质由如下6种标准物质组成：(1)QCuMn13/14-1，各组分的重量百分比为：Al：11.00±1.10wt％，Mn：10.00±1.00wt％，Fe：5.00±0.50wt％，Ni：3.00±0.30wt％，Zn：0.10±0.02wt％，Si：0.010±0.002wt％，Pb：0.005±0.001wt％，C：0.010±0.002wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(2)QCuMn13/14-2，各组分的重量百分比为：Al：9.50±0.95wt％，Mn：11.00±1.10wt％，Fe：4.30±0.43wt％，Ni：2.70±0.27wt％，Zn：0.20±0.04wt％，Si：0.050±0.004wt％，Pb：0.010±0.002wt％，C：0.030±0.006wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(3)QCuMn13/14-3，各组分的重量百分比为：Al：8.30±0.83wt％，Mn：13.20±1.32wt％，Fe：3.50±0.35wt％，Ni：2.40±0.24wt％，Zn：0.30±0.06wt％，Si：0.080±0.016wt％，Pb：0.015±0.003wt％，C：0.050±0.010wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(4)QCuMn13/14-4，各组分的重量百分比为：Al：7.80±0.78wt％，Mn：14.20±1.42wt％，Fe：3.00±0.30wt％，Ni：2.10±0.21wt％，Zn：0.40±0.08wt％，Si：0.10±0.02wt％，Pb：0.02±0.004wt％，C：0.070±0.014wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(5)QCuMn13/14-5，各组分的重量百分比为：Al：6.50±0.65wt％，Mn：16.50±1.65wt％，Fe：2.50±0.25wt％，Ni：1.80±0.18wt％，Zn：0.50±0.10wt％，Si：0.15±0.03wt％，Pb：0.025±0.005wt％，C：0.10±0.02wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百；(6)QCuMn13/14-6，各组分的重量百分比为：Al：5.00±0.50wt％，Mn：18.00±1.80wt％，Fe：2.00±0.20wt％，Ni：1.50±0.15wt％，Zn：0.60±0.12wt％，Si：0.18±0.036wt％，Pb：0.03±0.006wt％，C：0.12±0.024wt％，其余为Cu及其它杂质元素，各组分的重量百分比之和为百分之百。2.一种权利要求1所述的高锰铝青铜标准物质的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、配料：选取阴极铜、高纯铝、高纯铁、电解镍、CuSi15中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵教育，袁满，张亚娟，李宁，张卫国，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61