一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成分檢測方法
2023-05-23 17:26:26 2
一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成分檢測方法
【專利摘要】本申請屬於合金領域，尤其涉及一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成分檢測方法。本申請提供的5754鋁合金光譜標準樣品，包括：0.05～0.4wt％的Si；0.2～0.4wt％的Fe；0.06～0.1wt％的Cu；0.02～0.3wt％的Mn；3.0～3.6wt％的Mg；0.05～0.3wt％的Cr；0.05～0.1wt％的Zn；0.1～0.15wt％的Ti和餘量的Al。採用由本申請提供的5754鋁合金標準樣品校正的原子發射光譜譜線強度標準曲線對5754鋁合金待測樣品進行成分分析，其結果與採用化學分析法進行成分分析的結果相符。
【專利說明】一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成分檢測方 法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於合金領域，尤其涉及一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成 分檢測方法。
【背景技術】
[0002] 所謂鋁合金，就是在工業純鋁中加入適量的其他元素，使鋁的本質得到改善，以滿 足工業上和生活中的各種需要。由於鋁合金比重小，比強度高，具有良好的綜合性能，因此， 被廣泛用於航空工業、汽車製造業、動力儀表、工具及民用器皿製造等方面。
[0003] 在鋁合金的研發和生產過程中，需要對鋁合金中的化學成分進行分析，從而達到 嚴格控制各化學成分含量的目的，進而避免合金生產過程中爐前成分失控，同時保證合金 產品的質量。合金的化學成分檢測方法主要有化學分析法和光電光譜分析法，化學法由於 其操作繁鎖，重現性差，分析周期長（分析周期在4小時以上），且涉及重金屬汙染，因而限 制了該法的使用；而光電光譜分析法因其快速、準確、環保、操作簡便等特點，在工礦企業、 商檢、科研院所等國民經濟各行業得到廣泛的應用。但根據光電光譜分析法原理，其應用有 個先決條件：分析任何合金之前，必須要有相對應的合金標準樣品校正光譜分析結果，以保 證分析結果的準確性。
[0004] 5754鋁合金屬於5X X X系列合金鋁板，廣泛應用於焊接結構、貯槽、壓力容器、 船舶結構與海上設施、運輸槽罐以及用於要求有優良加工性能、優良耐蝕性、高疲勞強度、 高可焊性和中等靜態強度的場合。由於光譜標準樣品需要滿足成分準確性的要求，而現有 標準樣品中並無合適的標準樣品在成分上與5754鋁合金相對應，因此需要研製專用5754 鋁合金標準樣品對5754鋁合金的光譜分析結果進行校正。
【發明內容】
[0005] 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金 成分檢測方法，本發明提供的標準樣品可用於5754鋁合金光譜分析結果的校正。
[0006] 本發明提供了 一種5754錯合金光譜標準樣品，包括：
[0007] 0· 05 ?0· 4wt% 的 Si ;
[0008] 0· 2 ?0· 4wt% 的 Fe ;
[0009] 0· 06 ?0· Iwt % 的 Cu ;
[0010] 0· 02 ?0· 3wt% 的 Mn ;
[0011] 3. 0 ?3. 6wt % 的 Mg ;
[0012] 0· 05 ?0· 3wt% 的 Cr ;
[0013] 0· 05 ?0· lwt% 的 Zn ;
[0014] 0· 1 ?0· 15wt% 的 Ti ;
[0015] 和餘量的Al。
[0016] 優選的，所述標準樣品包括0· 08?0· 092wt%的Si。
[0017] 優選的，所述標準樣品包括0. 283?0. 301wt%的Fe。
[0018] 優選的，所述標準樣品包括(λ 068?0· 074wt%的Cu。
[0019] 優選的，所述標準樣品包括0. 24?0. 26wt%的Μη。
[0020] 優選的，所述標準樣品包括0· 054?0· 062wt%的Cr。
[0021] 優選的，所述標準樣品包括0· 094?0· lwt%的Zn。
[0022] 優選的，所述標準樣品為圓柱體。
[0023] 優選的，所述標準樣品的直徑為55?60mm ;所述標準樣品的高為35?50mm。
[0024] 本發明提供了一種5754鋁合金成分檢測方法，包括以下步驟：
[0025] a)使用上述標準樣品對原子發射光譜譜線強度標準曲線進行校正，得到校正後的 原子發射光譜譜線強度標準曲線；
[0026] b)對5754鋁合金待測樣品進行原子發射光譜分析，根據待測樣品所含金屬元素 的譜線強度及校正後的原子發射光譜譜線強度標準曲線，得到5754鋁合金待測樣品中各 元素的含量。
[0027] 與現有技術相比，本發明提供了一種5754鋁合金光譜標準樣品和5754鋁合金成 分檢測方法。本發明提供的5754鋁合金光譜標準樣品，包括：0. 05?0. 4wt%的Si ;0. 2? 0· 4wt% 的 Fe ;0· 06 ?0· lwt% 的 Cu ;0· 02 ?0· 3wt% 的 Mn ;3· 0 ?3. 6wt% 的 Mg ;0· 05 ? 0· 3wt%的Cr ;0· 05?0· lwt%的Zn ;0· 1?0· 15wt%的Ti和餘量的A1。採用由本發明提 供的5754鋁合金標準樣品校正的原子發射光譜譜線強度標準曲線對5754鋁合金待測樣品 進行成分分析，其結果與採用化學分析法進行成分分析的結果相符。說明採用本發明提供 的方法製得的5754鋁合金光譜標準樣品能夠滿足5754鋁合金的生產和研發使用，即可用 於5754鋁合金光譜分析結果的校正，進而提高5754鋁合金生產效率與產品質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1為本發明提供的鋁合金鑄錠的金相檢驗試片和偏析檢驗試片的取樣部位示 意圖；
[0030] 圖2為本發明提供的鑄錠成分偏析檢查的取點位置示意圖；
[0031] 圖3為本發明實施例1提供的鋁合金鑄錠試片的金相低倍照片。
【具體實施方式】
[0032] 下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範 圍。
[0033] 本發明提供了一種5754鋁合金光譜標準樣品，包括：
[0034] 0· 05 ?0· 4wt% 的 Si ;
[0035] 0· 2 ?0· 4wt% 的 Fe ;
[0036] 0.06?0.1界七％的(：11;
[0037] 0· 02 ?0· 3wt % 的 Mn ;
[0038] 3. 0 ?3. 6wt% 的 Mg ;
[0039] 0· 05 ?0· 3wt% 的 Cr ;
[0040] 0· 05 ?0· lwt% 的 Zn ;
[0041] 0· 1 ?0· 15wt% 的 Ti ;
[0042] 和餘量的Al。
[0043] 本發明提供的5754鋁合金光譜標準樣品包括Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和A1。 其中，所述Si在標準樣品中的含量為0. 05?0. 4wt %，優選為0. 08?0. 092wt % ;所述Fe 在標準樣品中的含量為〇. 2?0. 4wt %，優選為0. 283?0. 301wt % ;所述Cu在標準樣品 中的含量為〇. 06?0. Iwt %，優選為0. 068?0. 074wt % ;所述Mn在標準樣品中的含量為 0. 02?0. 3wt%，優選為0. 24?0. 26wt%;所述Mg在標準樣品中的含量為3. 0?3. 6wt%， 優選為3. 04?3. 12wt %;所述Cr在標準樣品中的含量為0. 05?0. 3wt %，優選為0. 054? 0.062wt% ;所述Zn在標準樣品中的含量為0.05?0· lwt%，優選為0.094?0· lwt% ;所 述Ti在標準樣品中的含量為(λ 1?(λ 15wt%，優選為(λ 1?0· 108wt%。
[0044] 在本發明提供的一個實施例中，所述標準樣品包括：0. 08?0. 092wt %的Si、 0· 283 ?0· 301wt % 的 Fe、0. 068 ?0· 074wt % 的 Cu、0. 24 ?0· 26wt % 的 Μη、3· 04 ? 3.12￥七％的]\%、0.054?0.062￥七％的0、0.094?0.^^%的211、0.1?0.108￥七％的11和 餘量的Α1。在本發明提供的另一個實施例中，所述標準樣品包括：0. 086±0. 006wt%的Si、 0· 292±0· 009wt% 的 Fe、0. 071±0· 003wt% 的 Cu、0. 25±0· Olwt% 的 Μη、3· 08±0· 04wt% 的 Mg、0. 058±0· 004wt%的 Cr、0. 097±0· 003wt%的 Ζη、0· 104±0· 004wt%的 Ti 和餘量的 Al0
[0045] 在本發明中提供的一個實施例中，所述標準樣品為圓柱體，所述圓柱體的直徑優 選為55?60mm ;所述圓柱體的高優選為35?50mm。
[0046] 在本發明中，所述5754鋁合金光譜標準樣品可以按照以下步驟製備得到：
[0047] a)、鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鎂源、鉻源、鋅源和鈦源熔融共混，得到鋁合金熔 體；
[0048] 所述鋁合金熔體包括：0· 05?0· 4wt %的Si ;0· 2?0· 4wt %的Fe ;0· 06? 0.^^%的〇1;0.02?0.3￥七％的血；3.0?3.6￥七％的]\% ;0.05?0.3￥七％的0;0.05? 0· lwt% 的 Zn ;0· 1 ?0· 15wt% 的 Ti 和餘量的 Al ;
[0049] b)、所述鋁合金熔體依次經過鑄造、均勻化熱處理和擠壓後，得到5754鋁合金光 譜標準樣品。
[0050] 在本發明中，首先將鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鎂源、鉻源、鋅源和鈦源熔融共 混，得到鋁合金熔體。其中，所述矽源優選為Al-Si中間合金，所述Al-Si中間合金中Si含 量優選為20?30wt % ;所述鐵源優選為Al-Fe中間合金,所述Al-Fe中間合金中Fe含量 優選為15?20wt % ;所述銅源優選為Al-Cu中間合金，所述Al-Cu中間合金中Cu含量優 選為40?50wt % ;所述錳源優選為Al-Mn中間合金，所述Al-Mn中間合金中Mn含量優選 為15?20wt % ;所述鉻源優選為Al-Cr中間合金，所述Al-Cr中間合金中Cr含量優選為 4?IOwt % ;所述鈦源優選為Al-Ti中間合金，所述Al-Ti中間合金中Ti含量優選為4? 10wt% ;所述鋅源優選為鋅；所述鎂源優選為鎂；所述鋁源優選為鋁和含鋁的中間合金。 所述錯合金溶體包括〇· 05?0· 4wt %的Si ;0· 2?0· 4wt %的Fe ;0· 06?0· Iwt %的Cu ; 0· 02 ?0· 3wt% 的 Mn ;3· 0 ?3. 6wt% 的 Mg ;0· 05 ?0· 3wt% 的 Cr ;0· 05 ?0· lwt% 的 Zn ; 0· 1 ?0· 15wt% 的 Ti 和餘量的 A1，優選包括 0· 08 ?0· 092wt% 的 Si、0. 283 ?0· 301wt% 的 Fe、0. 068 ?0· 074wt% 的 Cu、0. 24 ?0· 26wt% 的 Μη、3· 04 ?3. 12wt% 的 Mg、0. 054 ? 0· 062wt%的Cr、0. 094?0· lwt%的Zn、0. 1?0· 108wt%的Ti和餘量的A1。在本發明提供 的一個實施例中，所述鋁合金熔體包括〇. 〇86±0. 006wt%的Si、0. 292±0. 009wt%的Fe、 0.071±0.003￥七％的〇1、0.25±0.0^^%的血、3.08±0.04￥七％的]\%、0.058±0.004￥七％ 的 Cr、0. 097±(X 003wt%的 Ζη、(λ 104±(X 004wt%的 Ti 和餘量的 A1。
[0051] 在本發明中，所述鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鎂源、鉻源、鋅源和鈦源熔融共混， 得到鋁合金熔體的過程具體為：
[0052] al)、鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鉻源和鈦源熔融共混，得到第一合金熔體；
[0053] a2)、所述第一合金熔體和鋅源熔融共混，得到第二合金熔體；
[0054] a3)、所述第二合金熔體和鎂源熔融共混，得到鋁合金熔體。
[0055] 在上述製得鋁合金熔體的過程中，首先將鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鉻源和鈦 源熔融共混。本發明對所述熔融共混的溫度沒有特別限定，可以使上述金屬源熔融即可，優 選為730?780°C。待鋁源、矽源、鐵源、銅源、錳源、鉻源和鈦源熔融共混均勻後，得到第一 合金烙體。
[0056] 然後，所述第一合金熔體和鋅源熔融共混。本發明對所述熔融共混的溫度沒有特 別限定，可以使上述金屬源熔融即可，優選為730?780°C。為防止第一合金熔體和鋅源熔 融共混過程中Zn沉底，本發明中優選在第一合金熔體和鋅源熔融共混過程中對混合體系 進行強攪拌。待第一合金熔體和鋅源熔融共混均勻後，得到第二合金熔體。
[0057] 最後，所述第二合金熔體和鎂源熔融共混。本發明對所述熔融共混的溫度沒有特 別限定，可以使上述金屬源熔融即可，優選為730?780°C。待第二合金熔體和鎂源熔融共 混均勻後，得到鋁合金熔體。
[0058] 得到鋁合金熔體後，對所述熔體進行鑄造。本發明對所述鑄造的方式沒有特別限 定，優選採用熱頂鑄造法進行鑄造 。所述鑄造的溫度優選為735?745°C。所述鑄造的速度 優選為72?78mm/min。所述鑄造過程中的冷卻水壓力優選為0. 06?0. 08MPa。
[0059] 鋁合金熔體完成鑄造後，得到鋁合金鑄錠。對所述鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理 和擠壓。所述均勻化熱處理的溫度優選為515?530°C;所述均勻化熱處理的保溫時間優選 為12?14h。所述擠壓的溫度優選為430?450°C;所述擠壓的速度優選為3?5mm/s。本 發明對擠壓所用的設備沒有特別限定，優選為本領域技術人員熟知的2000噸油壓擠壓機。 擠壓結束後，得到5754鋁合金光譜標準樣品。
[0060] 為保證標準樣品的質量，本發明優選先從鑄造得到的鋁合金鑄錠中切取檢驗試 片，並對檢驗試片進行金相組織檢驗和成分偏析檢驗，待檢驗合格後，再對鋁合金鑄錠進行 均勻化熱處理和擠壓。在本發明中，所述檢驗合格是指鋁合金鑄錠組織細密、均勻、無氣孔、 夾雜等冶金缺陷，且鑄錠徑向、縱向均無偏析。
[0061] 在本發明提供的一個實施例中，金相檢驗試片和偏析檢驗試片按照圖1所示部位 切取，圖1為本發明提供的鋁合金鑄錠的金相檢驗試片和偏析檢驗試片的取樣部位示意 圖，其中，L = 120?220mm，1和4為金相試片的切取部位，2和3為成分偏析試片的切取部 位，本發明在取樣前優選將鑄錠車皮，所述車皮的厚度為4?6mm，優選為5mm。
[0062] 在本發明中，所述成分偏析檢驗優選按照以下步驟進行：
[0063] 按圖2所示取點對成分偏析檢驗試片進行光譜分析，圖2為本發明提供的鑄錠成 分偏析檢查的取點位置示意圖。其中，每個檢驗試片從中心向邊緣各取Al?A5五組數據。 用每個檢驗試片五組數據成分差異的大小表示鑄錠徑向成分偏析程度，2號和3號檢驗試 片對應的五個取點位置的數據之差的大小表示鑄錠縱向成分偏析程度。所述徑向成分偏析 檢驗採用達維特（DARVID)檢驗；所述縱向成分偏析檢驗採用t檢驗。
[0064] 為了保證標準樣品的質量，本發明優選對製得的5754鋁合金光譜標準樣品進行 定值檢驗。在本發明的一個實施例中，所述鋁合金鑄錠經過均勻化熱處理和擠壓後得到的 標準樣品為棒材，所述棒材的定值檢驗優選按照以下步驟進行：
[0065] 從每根棒材的頭部、中部、尾部切取三段180?220mm的棒材，用鑽銑床及特製刀 具加工成顆粒狀，混均樣品後分裝，得到定值檢驗的樣品。得到定值檢驗的樣品後，將樣品 送至專業檢驗機構進行檢測。
[0066] 定值檢驗合格後，將上述製得的5754鋁合金光譜標準樣品鋸切成標準樣品塊，並 打上印記，表面車銑光潔後，入庫保存。
[0067] 本發明提供的5754鋁合金光譜標準樣品組織細密、均勻，無氣孔、夾雜等冶金缺 陷，徑向、縱向均無偏析，化學成分均勻，樣品穩定性良好，有效期至少10年。採用由本發明 提供的5754鋁合金光譜標準樣品校正的原子發射光譜譜線強度標準曲線對5754鋁合金待 測樣品進行成分分析，其結果與採用化學分析法進行成分分析的結果相符。說明本發明提 供的標準樣品能夠滿足5754鋁合金的生產和研發使用，即可用於5754鋁合金光譜分析結 果的校正，進而提高5754鋁合金生產效率與產品質量。
[0068] 本發明提供了一種5754鋁合金成分檢測方法，包括以下步驟：
[0069] a)使用上述標準樣品對原子發射光譜譜線強度標準曲線進行校正，得到校正後的 原子發射光譜譜線強度標準曲線；
[0070] b)對5754鋁合金待測樣品進行原子發射光譜分析，根據待測樣品所含金屬元素 的譜線強度及校正後的原子發射光譜譜線強度標準曲線，得到5754鋁合金待測樣品中各 元素的含量。
[0071] 本發明提供的檢測方法可用於檢測5754鋁合金中各成分的含量。
[0072] 為更清楚起見，下面通過以下實施例進行詳細說明。
[0073] 實施例1
[0074] 按表1的成分百分比將純錯、Al-20wt% Si中間合金、Al-15wt% Fe中間合金、 Al_40wt % Cu中間合金、Al_15wt % Mn中間合金、Al_4wt % Cr中間合金和Al_20wt % Ti中間 合金加入爐內，在760°C下熔融共混，得到第一合金熔體。按表1的成分百分比向第一合金 熔體中加入純鋅，攪拌，得到第二合金熔體。按表1的成分比向第二合金溶液中加入純鎂， 攪拌，得到鋁合金熔體。在攪拌條件下，採用熱頂鑄造對鋁合金熔體進行鑄造，所述鑄造溫 度為735°C，鑄造速度為78mm/min，冷卻水水壓為0. 06MPa，鑄造結束後，得到直徑為162mm 的鋁合金鑄錠棒材。
[0075] 表1實施例1中5754鋁合金光譜標準樣品的化學成分質量百分比
[0076]
【權利要求】
1. 一種5754錯合金光譜標準樣品，包括： 0? 05 ?0? 4wt% 的 Si ; 0. 2 ?0. 4wt % 的 Fe ; 0? 06 ?0? lwt % 的 Cu ; 0? 02 ?0? 3wt% 的 Mn ; 3. 0 ?3. 6wt % 的 Mg ; 0? 05 ?0? 3wt% 的 Cr ; 0? 05 ?0? lwt% 的 Zn ; 0? 1 ?0? 15wt% 的 Ti ; 和餘量的A1。
2. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0.08? 0? 092wt%的 Si。
3. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0.283? 0? 301wt% 的 Fe。
4. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0.068? 0? 074wt% 的 Cu。
5. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0. 24?0. 26wt % 的Mn。
6. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0.054? 0? 062wt% 的 Cr。
7. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品包括0. 094?0. lwt % 的Zn。
8. 根據權利要求1所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品為圓柱體。
9. 根據權利要求8所述的標準樣品，其特徵在於，所述標準樣品的直徑為55?60mm ; 所述標準樣品的商為35?50mm。
10. -種5754鋁合金成分檢測方法，包括以下步驟： a) 使用權利要求1?9任一項所述的標準樣品對原子發射光譜譜線強度標準曲線進行 校正，得到校正後的原子發射光譜譜線強度標準曲線； b) 對5754鋁合金待測樣品進行原子發射光譜分析，根據待測樣品所含金屬元素的譜 線強度及校正後的原子發射光譜譜線強度標準曲線，得到5754鋁合金待測樣品中各元素 的含量。
【文檔編號】G01N21/62GK104390829SQ201410767006
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】陳瑜 申請人:西南鋁業（集團）有限責任公司