金属材料分析方法的选择和施行

追溯金属材料分析方法进步的历程 ,不难发现它是受到金属材料科学发展的需要所推动。实际上两者之间存在着互相促进、不断发展的辩证关系[1] 。现有大量金属材料的分析方法 (包括世界各国和国际标准化组织所发布的标准方法与大量见诸于专著和专业期刊上的非标准方法 )在金属材料的生产和研究中的质量保证和为各类成材的正确使用提供科学依据等方面发挥了重要作用。但在日常生产中的质量控制 ,以及对材料的化学组分进行验证或仲裁分析中如何选择合适的分析方法仍值得探讨。1　选择分析方法的依据在执行一项分析任务时 ,选好合适的分析方法对…     

金属材料分析方法的选择和施行第五讲金属材料中钨的测定

2.1.2　GB 7731.1-1987 钨酸沉淀重量法测定钨铁中钨量适用范围:钨铁中钨的测定测定范围:钨量w(W)>65%方法提要:(1) 试样的溶解　称取通过 0.088 mm筛孔的试样1.000 0 g置于铂坩埚中,加入浓氢氟酸5 mL,滴加浓硝酸分解试样。加入硫酸(1+1) 15 mL,小心蒸发至冒浓三氧化硫白烟,冷却,加入浓盐酸10 mL及热水30 mL使可溶的盐类溶解。用紧密滤纸过滤,滤液接受于600 mL烧杯中,用盐酸(1+9)洗涤沉淀及滤纸。滴加适量氨水(1+1)将滤纸上的钨酸沉淀溶解,用 20 g·L-1 氯化铵溶液洗涤残渣及滤纸。以上的盐酸洗液、溶解钨酸的氨水及氯化铵洗液均与600 m…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定

1概述1.1稀土元素及其存在从元素周期系中的位置来看稀土元素属于第Ⅲ属的钪分属。原子序数从57到71的15种元素,在周期系中占据了一个特殊位置,因为这些元素是由镧开始的,因此常把它们总称为“镧系元素”。它们的同族元素钪和钇,在化学性质上与稀土元素十分相似,并且在自然界中也经常与镧系元素共生在一起,因此,通常把钪,钇与镧系元素放在一起研究。但钪的原子半径特别小,与镧系元素和钇的原子半径有明显差别,因而钪表现出许多独特性质。而钇则与镧系元素更加相似,因此,习惯上常把钇也包括在稀土元素之中。稀土元素在自然界的蕴藏量并不少,…     

金属材料分析方法的选择和施行第五讲金属材料中钨的测定

1概述1.1钨的性质1781年社勒发现了三氧化钨,从而认识了元素钨。在地球上,钨仅占岩石圈的1.6×10-1%。因此被认为是一种稀有元素。钨的主要矿物有白钨矿(CaWO4)和黑钨矿(钨酸铁FeWO4和钨酸锰MnWO4的混合晶体)。     

金属材料分析方法的选择和施行 第四讲 金属材料中钛的测定

1 概述1.1 钛的特性1790年英国人格莱高尔(Gregor)从钛铁矿砂中发现了钛,1795年克拉普罗(Klaproth)对钛继续进行了研究并予以命名为Titanium。但当时他们只得到了二氧化钛。金属钛是由亨特(Hunter)于1910年用钠还原氯化钛而制得。     

金属材料分析方法的选择和施行第四讲金属材料中钛的测定(续)

1 .3　钛与金属材料及其作用钛是钢的重要合金元素之一。钛对钢的组织起着缩小γ相区 ,形成γ相圈的作用。它在α铁中的溶解度为 9% ,在γ铁中的溶解度仅达 0 .7%。钛是最强的碳化物形成元素 ,与氮的亲合力也极强。钛对钢性能的影响在许多方面得到反映。钛在钢中有很强的固溶化作用 ,但相对降低了固溶体的韧性。固溶于奥氏体中能很强地提高钢的淬透性 ;但在另一方面化合钛的微细颗粒会成为新相的晶核 ,从而促使奥氏体分解 ,降低钢的淬透性。钛能提高钢的回火稳定性 ,并有二次硬化作用。当其含量较高时 ,析出弥散分布的拉氏相 (TiFe2 ) ,产…     

金属材料分析方法的选择和施行第四讲 金属材料中钛的测定（续）

2.6.2　二安替比啉甲烷作为显色剂用于钛的测定二安替比啉甲烷(以下简写作DAPM)属离子缔合物形成显色剂,系白色粉状固体,相对分子质量为406.5(含结晶水),熔点为155～157℃,150℃以上试剂分解。试剂微溶于水,但溶于稀酸或氯仿、乙醇等有机溶剂中。在酸性介质中DAPM通过其分子中的羰基-C=O与一个或两个氢离子实现质子化:一般认为,DAPM质子化的阳离子与某些金属络阴离子形成离子缔合型络合物:[Mm+Xn](n-m)-+(n-m)RH+RH+(n-m)·[Mm+Xn](n-m)-式中　Mm+———价态为m+的金属阳离子X———阴离子,如卤素离子或硫氰酸盐等n———金属阳离…     

金属材料分析方法的选择和施行 第六讲 金属材料中稀土元素的测定(续)

了解稀土元素在镁合金中的作用及其加入量对试验、提高或改进镁合金中稀土元素的测定方法是有利的。从以上的叙述可知稀土元素可以单一稀土（钇、铈或钕等）的形式或以混合稀土的形式加入于镁合金中;含量低至w（RE）0．15％,高至4％（我国镁合金）和10％（美国标准）。因此镁合金中稀土的测定方法应能适应合金的实际情况。     

金属材料分析方法的选择和施行 第六讲 金属材料中稀土元素的测定（续）

2金属材料中稀土元素的测定2.1重量测定法重量测定法常应用于稀土元素含量较高的合金的分析。可用稀土-硅-镁中间合金作为例子说明稀土总量的重量测定法在这种合金的分析中的应用。稀土硅镁之间合金的主成分是硅、稀土、铁和镁,同时还含少量或微量的钙、锰、钛、铝、磷等元素。此外,由于稀土矿源不同,可能会含有某些特殊元素。例如包头稀土矿还给合金带入一定量的钍。表1中列举了几种稀土-硅-镁合金标准物质的组份,供参考。根据这一合金的组成,在最终进行稀土元素的沉淀、灼烧及称量之前必须先使稀土与共存的干扰测定的元素分离,然后选择一…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

①在盐酸介质中,Cl-能还原四价铈:2Ce4++2Cl-2Ce3++Cl2此反应在热溶液或煮沸的溶液中被加速。②水在暗处放置时下列分解反应进行极慢:2H2O 4H++O2+4e E°=1.2 V但在光照的作用下,此反应的速度显著增加,且在紫外光照射下,反应更为剧烈。由于这一分解反应导致少量铈(Ⅳ)的还原。在操作中应注意克服或避免其发生。此外,在溶液的稀释,稀土的沉淀、过滤、蒸发等操作过程中,铈(Ⅳ)的部分还原均有可能发生。对这一测定铈(特别是低含量铈)的主要误差来源应予特别注意。由于四价铈在硫酸介质中的稳定性最高,因此铈的氧化还原滴定通常采用在硫酸…     

金属材料分析方法的选择和施行第四讲金属材料中钛的测定(续)

2 .3　锌汞剂还原硫酸高铁铵滴定法测定钢铁中钛(JISG12 2 3- 1986 )测定范围 :w(Ti)≥ 0 .0 5 %方法提要 :(1)试样溶液的制备 :按表 1所示称取试样并溶解制成试样溶液。溶样在 30 0ml烧杯中进行。表 1　称样量及试样的溶解Tab .1　Massofsampleanditsdissolution含钛范围w(Ti) %称样量(m/ g)溶样方法可溶于盐酸的试样难溶于盐酸的试样≥ 2≥ 0 .5～ <2≥ 0 .0 5～<0 .51.0 0 0 02 .0 0 0 05 .0 0 0 0　 1～ 2g试样加盐酸 ( 1+1) 3 0ml及硫酸 ( 1+4 ) 10ml加热溶解　 5 g试样加盐酸( 1+1) 80ml及硫酸 ( 1+4 ) 10ml,加热溶解　每克试样加…     

金属材料分析方法的选择和施行 第四讲 金属材料中钛的测定(续)

在2．7．1至2．7．3节中所引述的各方法的测定下限均为ω(Ti)0．01％。不适用于含钛量低于此限的试样的分析。但在实际工作中却有要求测定钢铁、纯铝等金属材料中的痕量钛。为此选择以下两方法供参考。     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

表6-21稀土(Ⅲ)与CPAⅢ的α型螯合物的光吸收特性在强酸性溶液中因质子化而可能出现以下两种形式上:式中R为-AsO目前,在成熟的分析方法中常用的试剂有偶氮氯膦-pN,偶氮氯膦-mN,偶氮氯膦-mA等几种。具有不对称结构的变色酸双偶氮类显色剂的优良分析性能与其分子结构有关。此类试剂在分子结构上的不对称性,使分子两端电子云分布不均匀且易于极化;在试剂分子中引入了电负性较大的助色基团,导致产生强烈的诱导效应,例如在偶氮氯膦型试剂的分子中,-PO3H2为较强的成盐基团,在-PO3H2基团的间位上,也就是在偶氮基的对位上引入了电负性较强的氯…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

(4)加入邻联甲苯胺试剂:该试剂属二胺类化合物,其结构式如图6-14所示.使用时配成0.5 g·L-1的溶液,可称取0.1 g试剂于烧杯中,加入硫酸(1 1)数滴,用玻璃棒将其调成糊状,再加硫酸(1 1)20 mL,加水稀释至200 mL,温热使其溶解完全,铈的显色一般在50 mL容量瓶中进行.     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

2.1.5草酸稀土沉淀的灼烧与称量草酸沉淀重量法测定稀土总量的最后一步操作是将草酸稀土沉淀在高温炉中灼烧成氧化稀土并冷却至室温后称得其质量,据此计算成试样中氧化稀土总量或稀土总量的质量分数(w,%)。在稀土元素中,在6种元素的离子呈现两种价态,铈、镨、铽有三价及四价状态,钐、铕及镱有二价及三价状态。因此,混合稀土的草酸盐经灼烧后所得的稀土氧化物的组成并不一致。Wendland曾研究了草酸稀土在空气中灼烧成氧化物的过程及要求的温度,结果如表5所示[9]。由此可知草酸稀土灼烧成氧化物不仅其组成不完全符合RE2O3的分子式,而且转变…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

2.萃取分离-CPA-mA分光光度法测定稀土总量(摘自国家标准GB/T 223.49-1994)[适用范围]:碳钢、合金钢、高温合金及精密合金[测定范围]:w(∑RE)0.001%~0.20%[方法提要](1)试样溶解:按试样中总稀土的估计含量称取0.100 0~1.000 0 g试样,置于烧杯中,溶于适量的浓盐酸和浓硝酸的混合     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

2.3.2 EDTA与稀土离子的螯合物的稳定性根据软硬酸碱的概念,稀土离子属硬酸,EDTA分子中的羧基属硬碱,其所含的氨基属中间碱,因此它们之间可形成稳定或较稳定的螯合物,在螯合反应中,三价稀土离子与EDTA分子中的氧原子和氮原子相键合,生成多个五员环结构。螯合物的组成比都是1∶1。由于在日常分析中都用EDTA的二钠盐(Na2H2Y·2H2O)配制滴定剂溶液,溶解度较酸式的EDTA大,在22℃时,每100 mL水中可溶解11.1 g固体,此溶液的浓度约为0.3 mol·L-1,酸度约为pH4.7。因此,在写反应式时也可用H2Y2-代表EDTA,它与稀土离子的反应式可写作:R…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲 金属材料中稀土元素的测定(续)

2.7.1.2偶氮氯膦Ⅲ1.试剂的性质偶氮氯膦Ⅲ(以下简写作CPAⅢ)的合成及其应用最早见诸于1961年的文献。其化学名为3,6-双(4-氯-2-膦羧基苯偶氮)变色酸,或称2,7-双(-4′-氯-2′-膦羧基苯偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸,分子结构式为:相对分子质量(M.Wr)693.25,该试剂首先应用于铀的测定,其纯品为棕褐色粉末,微溶于乙醇,与偶氮胂Ⅲ相比较,在分子结构上,在两个2′-位上的-AsO(OH)2基团由-PO(OH)2基团取代,且在偶氮基团的对位引入吸电子基氯原子为其主要区别。应用于测定稀土时,在较氮胂Ⅲ有更高的灵敏度,更好的选择性,可在较高的酸性介质…     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

（注5）各稀土（Ⅲ）离子定量萃取（萃取率大于99％）的酸度范围稍有不同,如镧（Ⅲ）为pH4．95～5．90,铈（Ⅲ）为pH4．95～5．75,钇（Ⅲ）为pH4．10～5．55等。照顾到所有稀土（Ⅲ）的萃取,选用pH4．95～5.55。