行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
铝基硼化钛粉化学分析方法 元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法
建议项目名称
(英文)
Chemical analysis method of aluminum-based TiB2 powder—Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.160
中国标准分类号
H16
牵头单位
安徽相邦复合材料有限公司
体系编号
41
参与单位
上海交通大学
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

新材料产业是国家和安徽省确定的战略性新兴产业之一,也是其他战略性新兴产业发展的基石。习总书记特别指出:“新材料产业是战略性、基础性产业,也是高技术竞争的关键领域,我们要奋起直追、迎头赶上”。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的一种新材料是我国战略性新兴产业重点产品目录产品也是我国近阶段重点发展的行业。铝基复合材料陶铝新材料是金属基复合材料中应用最广泛的一种在航空航天、汽车、电子等工业领域具有十分广泛的应用前景。《有色金属工业发展规划》(2016-2020年)中提出的主要任务之一是大力发展高端材料,满足我国新一代信息技术、航空航天、海洋工程及高技术船舶、先进轨道交通、节能与新能源汽车等高端领域的关键基础材料需求。《新材料产业发展指南》重点任务中提出要大力扩展高性能复合材料在航空航天装备、先进轨道交通装备、汽车轻量化等领域的应用范围,以支撑中国制造实现由大变强的历史跨越。

硼化钛颗粒增强铝基复合材料陶铝新材料)在2017年2019年连续3年列入工信部《首批次新材料应用示范指导目录》目前已广泛应用于武器装备、航空航天、轨道交通、汽车轻量化、内燃机等领域。陶铝产业得到了党中央、国务院和省委、省政府的充分肯定。另外先进的粉末制备技术是现代粉末冶金科学、3D打印技术的基础,是相关新兴高技术产业的先导。高性能、低成本粉的广泛应用不仅改变了粉末冶金工业、3D打印发展的生产内容,而且促进了生产方式的变革。发展高性能粉及其制备技术,已成为当今材料科学与工程研究中十分活跃的高科技前沿领域。硼化钛颗粒增强铝基复合材料超细粉体产品也已成功制定了国家标准该材料已成功在国产大飞机C919、航空发动机叶片、××战机复杂功能摇臂等关键构件开展应用研究。

对金属基复合材料而言增强体含量(不管是体积分数还是质量分数)是一个重要的参数它直接影响复合材料的性能。因此如何表征这些先进的铝基复合材料,确定相关的化学成分,不仅关系着供需双方的交易和生产工艺的确定和稳定,更是推动我国基础新材料的研发和推广应用一个助力。故需对颗粒含量进行严格的控制。在铝基硼化钛粉材料中,硼化钛的含量一般在1-21%之间。由于这种新材料成分检验没有统一的化学成分分析方法。供需双方均采用本单位自己的方法或委托相关的企业分析测试,方法不能一致,结果可能就有出入,给该产品质量控制、供需双方质量检验验收带来极大的不便,加之对元素的检测范围要求比较宽;目前现有的检测方法标准体系已经满足不了检测要求,有必要建立一个统一的、规范的、科学的分析测试方法。因此制定“铝基硼化钛粉 电感耦合等离子体原子发射光谱法”行业标准,对于铝基硼化钛材料的质量控制、供需双方的质量检验、新材料的研制、开发、推广和应用等具有重要的意义。此外《增材制造标准领航行动计划(2020-2022)》中提出了“研制一批增材制造领航”制定增材制造专用材料性能、安全等测试和评价方法标准。通过制定和实施测试方法标准,增强用户使用增材制造技术及产品的信心,拓宽应用领域”。

   目前相邦公司已建立起该方法的企业标准,并被一些顾客认可,且已实施了3年之久。但产品已经申请了国家标准,检测方法如果还仅仅停留在是企业标准,认可度不高,也不能和其他国家和行业等标准相匹配,故有必要申请行业标准来支撑。也可以作为GB/T 20975等相关标准测试方法的补充方法,进一步完善检测方法的标准体系。

范围和主要
技术内容

    经过近两年的研究工作,彻底解决了化学试剂的的选择、硼化钛难溶解、硼化钛和硅不能同时检测、实验条件摸索等技术难点,通过改进碱溶酸化溶解法的前处理溶样方法,增加氧化碱溶的过程,既解决了硼化钛溶样困难、和硅不能同时检测的问题,同时也缩短了试样溶解时间,提高了硼化钛测试的时效性和准确性,建立了测试精度满足要求的电感耦合等离子体(ICP)法测定铝基硼化钛粉材料中硼化钛含量的方法。该检测方法,引入了电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)。ICP的出现,可誉为原子发射光谱分析法的一次重大突破。与常规方法不同的是,ICP-AES具有灵敏度高、准确度好、干扰少、测定范围广等特点,因而获得了广泛的应用。随着现代分析仪器的更新换代和仪器分析新方法、新技术的不断创新与应用,ICP-AES法的应用领域已得到迅速扩大,可测定的元素比任何类似的分析方法都要多。

        本方法规定了陶瓷颗粒含量在0-21%的铝基硼化钛粉材料化学成分的分析方法及要求。本方法基本原理是利用氢氧化钠的强碱性和过氧化钠的强氧化性和强碱性,溶解硼化钛陶瓷颗粒及一部分铝基体,然后再用适量的稀盐酸(或盐酸和硝酸的混合溶液)溶解剩余一部分铝基体和中和过量的碱,待硼化钛陶瓷颗粒增强铝基复合材料试样完全溶解后,在稀盐酸介质中用ICP-AES测定上述元素含量,以基体匹配法校正基体对测定结果的影响。该方法只需要一次溶解,就可以同时检测含硅和硼化钛陶瓷颗粒的铝基硼化钛粉。本文件的检测方法较其它方法,一是反应条件比较温和,前期溶样也不需要借助复杂的仪器和设备,比较经济且结果也较稳定;二是不需要外加氢氟酸,能一次性解决所有元素的检测问题;三是主要操作简便、准确度高;四是检测元素的范围较宽(同时要求硼能到6%,钛能到15%);这是目前没有报道的。

国内外情况
简要说明

目前国外未见有类似的标准报道。而测定金属基复合材料中增强体体积含量的经典方法是采用国家标准GB/T 32496《金属基复合材料增强体体积含量试验方法图像分析法》所规定的方法。该方法适用于增强体粒径大于1μm 的颗粒增强或直径大于1μm 的单向连续纤维增强金属基复合材料中的颗粒或纤维体积含量测定。GB/T 32496 中规定的方法是以金相法为基础,依据体视学原理通过测量增强体的面积比推导出体积含量。该标准使用的前提条件是在金相显微镜下须清晰区分出增强体和基体组织的边界,以便通过图像分析软件统计增强体的面积比,这对试样的制备提出了较高的要求。由于铝基复合材料的基体用材牌号较多,部分牌号的基体组织在金相显微镜下与增强体较难区分,导致无法准确地测出增强体的面积比。 EN 14242、ASTM E3061 和 GB/T 20975 介绍的方法仅仅适用于普通铝及铝合金,不能检测颗粒增强铝基复合材料。或者需要引入腐蚀性强酸氢氟酸,从而导致材料的硅不能一次性检测的问题。YB/T 178.1和YB/T 109.1介绍的方法反应条件比较剧烈,不但难以控制,还容易导致样品损失,从而导致检测结果误差较大,仅仅只适合高含量且元素种类较少的合金原材料(35%-75%),不能用于检测元素含量相对较低的且元素种类较多的材料。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
23 铝基硼化钛粉化学分析方法 元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法-行业标准项目建议书.doc (36KB)任务书(建议书)