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国家标准计划《铝及铝合金化学分析方法 第24部分:稀土总含量的测定》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口上报及执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 包头铝业有限公司

目录

基础信息

计划号
20173499-T-610
制修订
修订
项目周期
24个月
下达日期
2018-01-09
申报日期
2016-12-28
公示开始日期
2017-10-19
公示截止日期
2017-11-02
标准类别
方法
国际标准分类号
77.120.10
77 冶金
77.120 有色金属
77.120.10 铝和铝合金
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

稀土具有很多独特的性质,添加少量的稀土就可以极大地影响材料的组织与性能,目前国际上把稀土元素誉为新技术革命的战略元素、高技术的生长点、新材料的宝库。

稀土元素非常活泼,极易与气体(如氢)、非金属(如硫)及金属作用,生成相应的稳定化合物。

稀土元素的原子半径大于常见的金属如铅、镁等,在这些金属中的固溶度极低,几乎不能形成固溶体。

一般认为,稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用;此外,它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力,能生成熔点高的化合物,故它有一定的除氢、精炼、净化作用;同时,稀土元素化学活性极强,它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附,阻碍晶粒的生长,结果导致晶粒细化,有变质的作用。

以下就这3方面的作用详细介绍。

1.精炼、净化作用 稀土元素的脱氧能力比强脱氧剂Al、Mg、Ti等强,微量稀土就能使〔O〕脱到

稀土的脱硫能力也相当强,可以生成RES或RE2S3,生成物主要取决于稀土与硫的活度或溶解度。

稀土元素在金属液中还可以与氧和硫同时发生反应生成RE2O2S型硫化物。

稀土元素还能与P、Sn、As等低熔点金属元素化合,生成REP、RESn、REAs等化合物。

这些稀土化合物都具有熔点高、比重轻,当它们的熔点高于金属冶炼温度时,能上浮一部分成渣,它们微小的质点则成为铝结晶过程的异质晶核,而留在固态金属内的部分则能降低其危害性。

稀土对氢的的吸附力特别大,能大量吸附和溶解氢,稀土与氢的化合物熔点较高,并且弥散分布于铝液中,以化合物形成的氢不会聚集形成气泡,大大降低铝的含氢量和针孔率。

2.变质作用 变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂,用以改变合金的结晶条件,使其组织和性能得到改善的过程。

研究表明:稀土对铝合金具有良好的变质效果。

例如,合金化的7005铝合金铸锭本身就呈十分细小的组织。

同时值得一提的是,稀土的变质作用具有长效及重熔稳定性的特点,比用钠(Na)、锶(Sr)等变质剂具有明显优点。

稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响。

3.合金化作用 稀土在铝合金中的强化作用主要有细晶强化、有限固溶强化和稀土化合物的第二相强化等。

大部分含稀土元素的第二相都出现了粒子化、球化和细化的特征,这种变化在一定程度上都强化了铝合金。

铝合金加入稀土元素后性能的变化,随着稀土元素加入量的增加,铝合金的强度、塑性均有所提高。

这主要得益于稀土元素对合金组织的改善以及弥散的稀土化合物强烈的沉淀强化效应等。

添加稀土元素可以导致合金断裂过程中裂纹萌生位置与扩展途径发生改变,有利于合金的韧化。

同时铝合金中随稀土含量的增加,抗拉强度、硬度提高,而延伸率略有下降。

由此可见,伴随稀土的加入,合金的机械性能大有改善。

稀土元素的加入也可以改善铝合金的铸造性能。

这是因为铁是铝合金中非常有害的杂质,万分之几的Fe就能形成Al+FeAl3的共晶硅,大多数含铁相的结晶组织都十分粗大,直接影响合金的机械性能,降低合金的流动性,增加组织不均匀性,添加稀土,则可以改变铁相的存在形态,提高铝合金的铸造性能。

在同一温度下,稀土铝合金的电阻率比普通铝合金小得多,说明掺入微量稀土元素后铝合金的导电性能大大提高。

这是因为稀土元素作为表面活性元素加到合金中,使合金的铸态组织得以细化,减小了对传导电子的散射,从而使电阻率大幅度下降。

稀土在铝合金中可以形成热硬性高的复杂成分化合物,呈网状分布于晶界或枝晶间,细化了组织,有效地阻碍了基体变形和晶界移动,从而明显提高了合金的高温性能。

当前,稀土在铸造铝合金及变形铝合金中应用越来越广,对铝及铝合金中稀土总含量的测定也提出新的要求。

GB/T 20975.24-2008铝及铝合金化学分析方法 第24部分:稀土总含量的测定与YS/T 805-2012铝及铝合金中稀土分析方法—化学分析方法测定稀土含量两个标准需要合并修订。

包头铝业作为坐落在稀土之都包头的铝企业,有丰富的检测稀土经验。

包头铝业试验室拥有技术素质高、实践经验丰富的分析检验队伍。

为CNAS认可实验室,有德国OBLF直读光谱仪、瑞士ARL直读光谱仪、美国ICP等离子光谱仪、荷兰X荧光仪、德国X衍射仪等具有国际先进水平的分析仪器、设备30余台。

分析水平在同行业中处于领先地位,满足了各方面检测分析的要求。

范围和主要技术内容

铝及铝合金化学分析方法 第24部分 稀土总含量的测定修订主要内容: 1、方法一:三溴偶氮胂分光光度法测定范围由:0.0010% ~1.50%调整为0.0010% ~2.50%。 2、增加 3.10 铈标准液(10μg/mL):移取1.00mL铈标准贮存溶液(3.7)于100mL容量瓶中,加入40mL盐酸溶液(3.2),以水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含10μg铈(用时现配)。 3、将表1 铈组稀土元素 总质量分数 /% 试料 /g 试液 体积 移取试液(6.4.1) 体积 补加铝溶液(3.5) 体积 吸收池厚度/cm mL 0.0010 ~ 0.010 1.0000 100 10.00 0 2 >0.010 ~ 0.10 0.5000 250 5.00 4.50 2 >0.10 ~ 0.60 0.2500 500 5.00 5.00 1 >0.60 ~ 1.50 0.2500 500 2.00 5.00 1 修改为下表 铈组稀土元素 总质量分数 /% 试料 /g 试液 体积 移取试液(6.4.1) 体积 三溴偶氮胂(3.6) 体积 补加铝溶液(3.5) 体积 吸收池厚度/cm mL 0.0010~ 0.010 1.0000 100 10.00 2.00 0 2 >0.010 ~ 0.10 0.5000 250 5.00 2.00 4.50 2 >0.10 ~ 0.60 0.2500 500 5.00 2.00 5.00 1 >0.60 ~ 1.50 0.2500 500 2.00 2.00 5.00 1 >1.50~ 2.50 0.2500 500 2.00 5.00 5.00 1 4、将6.5.3修改为绘制含铈组稀土元素中总质量分数为>1.50%~2.50%范围的工作曲线: 于一组25mL容量瓶(或比色管),各加入5.0mL铝溶液(3.5),依次分别加入0ml、0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml、2.50ml铈标准溶液(3.8),以下按6.4.3进行操作。 5、原6.5.3修改为6.5.4. 6、对8 精密度中重复性、允许差进行相应修改。

国内外简要情况说明

国内稀土测试方法有GB/T 20975.24-2008铝及铝合金化学分析方法 第24部分:稀土总含量的测定和YS/T 805-2012铝及铝合金中稀土分析方法—化学分析方法测定稀土含量两个标准,这两个标准将在本次修订中进行整合。 未查询到国外有关分析方法。