锆中杂质含量的测定方法研究

发布时间：2017-08-05 02:21

  本文关键词：锆中杂质含量的测定方法研究

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【摘要】：近年来,清洁能源在全球能源架构中所占比重越来越重,而相比于其他清洁能源如太阳能、氢能与风能,核能的使用更加方便、高效,经济效益更高。锆由于具有优异的核性能、耐腐蚀性、吸氢性能和抗辐射性能,被誉为”原子时代的第一金属”,是核工业中最重要的材料之一。随着核电产业的发展,锆产业也迅速发展。锆及锆合金中的痕量元素极大地影响材料的结构、抗腐蚀性、热稳定性与力学性能。因此,准确测定锆及锆合金中杂质元素的含量十分必要。本文分别采用辉光放电质谱法以及电感耦合等离子体质谱法对锆样品中多种杂质元素的含量进行了测定,并相互对照。辉光放电质谱法测定锆的最佳放电电压为1200V,最佳放电电流为50mA,最佳载气流量为440mL/min。两种高纯锆样品中Ba, La, Ce,Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb,Dy, Ho, Er, Tm, Yb,Lu, Re Tl, Bi未检出,B, Na, Ca, V, Co, Zn, Ga, As, Y, Nb, Mo, Nd, Hf, W, Pb含量小于1μg/g,RSD在3%～35%之间；Mg, Ni, Cu, Ge, Cd含量小于10μg/g,RSD鍕2%～31%之间：Al, Ti, Cr, Mn, Pd, Pr含量小于75μg/g,RSD在1%-5%之间。电感耦合等离子体质谱法测定锆中杂质采用HF+HNO3进行样品消解；HN03的最佳浓度为2%(体积分数)；根据质量数范围以及回收率数据选择Li, Sc, In,Cs 4种内标元素；方法的检出限小于0.1ng/mL (Sn为0.46ng/mL);三种样品中Be, B, Ca, V, Cr, Mn, Co, Zn, As, Se, Y, Cd, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Re, Tl, Pb含量均不超过1μg/g, Mg,Al,K,Ni,Cu,Nb,Pd,Ta,W含量不超过10μg/g,RSD值在1%-25%之间,Ti, Fe, Mo, Hf含量较高,RSD值在1%-15%之间；加标回收率在90%-108%之间,满足仪器分析的精密度和准确度要求。电感耦合等离子体质谱法测定锆中钛的不确定度的评定结果表明,影响测量不确定度的主要因素为工作曲线拟合与重复性实验。对比GD-MS与ICP-MS测定结果,两种块状锆合金样品中La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,Lu, Re, Tl未检出；B, V, Co, Ni, Cu, Zn, As, Y, Sn, Hf, Ta, W, Pb测定结果不存在数量级上差异；Na, Ca, Nb的ICP-MS测定结果偏高,原因可能是在样品消解过程中引入杂质导致污染；而由于52Cr+受到16036Ar,干扰,27A1+受54Cr2+,11B16O+干扰,55Mn+受54Cr1H+,43Ca1C+,17O38Ar+,15n40Ar+干扰,使GD-MS测定结果偏高。高频加热-红外吸收法测定了样品中碳氢氧氮含量。锆中碳含量用高频红外碳硫仪测定。测定的最佳加热功率为70%,标准物质的选择应根据基体匹配性好,待测浓度与标准物质的标准值接近的原则,以保证测定结果的准确度。实验中选择的标准物质为钛合金GBW02502(C%=0.012％);样品中碳含量小于0.02%,RSD值在1%～7%之间。高频红外碳硫仪测定锆中碳的不确定度评定结果表明,影响测量不确定度的主要因素有标准物质的选择、重复性实验和校准时的测量波动。锆中氢氧氮含量测定仪器为高频红外碳硫仪测定,样品中氢、氮含量低于0.005%,氧含量低于0.01%。
【关键词】：锆 辉光放电质谱法 电感耦合等离子体质谱 高频加热-红外热导检测 杂质
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-13
• 2 文献综述13-22
• 2.1 核级锆中的应用13
• 2.2 锆及锆合金的发展13-15
• 2.3 杂质含量对锆合金性能的影响15-16
• 2.4 锆及锆合金的产品标准16-17
• 2.5 锆及锆合金中杂质元素的测定方法17-20
• 2.5.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法17-18
• 2.5.2 电感耦合等离子体质谱法18
• 2.5.3 辉光放电质谱法18
• 2.5.4 激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法18-19
• 2.5.5 高频加热-红外法测定碳含量19-20
• 2.5.6 惰性气体脉冲红外-热导法测定碳氢氧氮含量20
• 2.6 课题研究目的与意义20-22
• 3 辉光放电质谱法测定锆中杂质22-29
• 3.1 主要试剂与仪器22
• 3.2 实验方法22-26
• 3.2.1 样品处理22
• 3.2.2 工作参数的选择22-25
• 3.2.3 各元素同位素干扰25-26
• 3.2.4 样品测试26
• 3.3 实验结果与讨论26-28
• 3.4 小结28-29
• 4 电感耦合等离子体质谱法测定锆中杂质29-50
• 4.1 主要试剂与仪器29
• 4.2 实验方法29-30
• 4.2.1 样品处理方法29
• 4.2.2 仪器工作参数29
• 4.2.3 同位素选择29-30
• 4.3 实验结果与讨论30-44
• 4.3.1 测定酸度影响30-33
• 4.3.2 内标元素的选择33-35
• 4.3.3 工作曲线的绘制35-39
• 4.3.4 方法检出限与定量限39-41
• 4.3.5 样品中杂质的测定及RSD值41-42
• 4.3.6 加标回收实验42-43
• 4.3.7 GD-MS与ICP-MS实验结果对照43-44
• 4.4 电感耦合等离子体质谱法测定锆中钛的不确定度评定44-49
• 4.4.1 测定方法45
• 4.4.2 数学模型45
• 4.4.3 测量不确定度来源45
• 4.4.4 评定标准不确定度分量45-48
• 4.4.5 合成标准不确定度和扩展标准不确定度48-49
• 4.5 小结49-50
• 5 高频红外碳硫仪测定锆中碳50-59
• 5.1 主要试剂与仪器50-51
• 5.2 实验方法51
• 5.2.1 样品处理51
• 5.2.2 仪器参数51
• 5.2.3 样品测定过程51
• 5.3 实验结果与讨论51-55
• 5.3.1 加热功率的选择52
• 5.3.2 标准样品的选择52-55
• 5.4 样品中碳含量测定及RSD值55
• 5.5 高频红外碳硫仪测定锆中碳的不确定度评定55-58
• 5.5.1 数学模型56
• 5.5.2 测量不确定度来源56
• 5.5.3 评定各不确定度分量56-57
• 5.5.4 合成标准不确定度与扩展标准不确定度57-58
• 5.6 小结58-59
• 6 氢氧氮联用仪测定锆中氢氧氮含量59-61
• 6.1 主要试剂与仪器59
• 6.2 实验方法59-60
• 6.2.1 样品处理59
• 6.2.2 仪器参数59-60
• 6.2.3 样品测定过程60
• 6.3 实验结果60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：622797