哈氏合金（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙａｌｌｏｙ）由Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ等元素組成，屬于高等鎳基合金，鎳為面心立方結(jié)構(gòu)，晶體學(xué)上的穩(wěn)定性使得它能夠比鐵基合金容納更多的合金元素［１］。哈氏合金作為高級(jí)鎳基合金，在濕氧、亞硫酸、強(qiáng)氧化鹽介質(zhì)中都有優(yōu)異的抗腐蝕性能［１］，同時(shí)具有優(yōu)良的強(qiáng)度、塑性、韌性、冶金穩(wěn)定性、可加工性及可焊接性，已廣泛應(yīng)用于航空航天、核電及船舶等領(lǐng)域［２］。

哈氏合金中的化學(xué)元素含量直接影響合金的性能，因此準(zhǔn)確測(cè)定哈氏合金的化學(xué)成分是哈氏合金應(yīng)用的重要保證。目前，關(guān)于哈氏合金成分的分析方法有滴定法［３４］、重量法［５６］和分光光度法等，這些方法幾乎都有分析程序長(zhǎng)、操作較復(fù)雜、只可單元素測(cè)定的缺點(diǎn)。核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后的哈氏合金樣品具有放射性，長(zhǎng)時(shí)間操作會(huì)給輻射防護(hù)帶來(lái)很多難題。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ＩＣＰＡＥＳ）具有可同時(shí)測(cè)定多種元素、檢出限低、線性范圍寬、基體效應(yīng)小、靈敏度高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用［７１６］，但針對(duì)核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后哈氏合金中主要化學(xué)元素的

ＩＣＰＡＥＳ分析方法還鮮有報(bào)道。本工作利用ＩＣＰＡＥＳ分析技術(shù)，對(duì)輻照后哈氏合金的溶解制樣方法、元素分析線的選用及儀器分析參數(shù)的優(yōu)化等因素進(jìn)行探討，建立核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后哈氏合金中Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ的分析方法。

１ 試驗(yàn)部分

１．１ 儀器與試劑

ＴＪＡＩＲＩＳＨＲＤＵＯ型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀；ＡＧ２４５型電子天平；ＨＵＭＡＮ型超純水機(jī)；ＹＱ２２０型超聲波清洗機(jī)。Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：１．０００ｇ·Ｌ－１。Ｍｏ標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：１．０００ｇ·Ｌ－１。

硝酸、鹽酸、乙醇為優(yōu)級(jí)純，高純鎳純度大于９９．９９％，氬氣純度為９９．９９９５％，試驗(yàn)用水為超純水。

１．２ 儀器工作條件

射頻發(fā)生器功率為１１５０ Ｗ；霧化氣壓力為０．１５２ＭＰａ；輔助氣流量為０．５Ｌ·ｍｉｎ－１；冷卻氣

流量為１５Ｌ·ｍｉｎ－１；蠕動(dòng)泵速為１００ｒ·ｍｉｎ－１；觀測(cè)方向?yàn)樗?；積分時(shí)間，長(zhǎng)波段１５ｓ，短波段５ｓ。

１．３ 試驗(yàn)方法

稱取試樣０．１～０．２ｇ置于微波消解罐中，加鹽酸硝酸（７＋１）混合酸３ｍＬ，放入微波爐中，中高火微波消解５ｍｉｎ，待溫度降至室溫后，繼續(xù)微波消解５ｍｉｎ。樣品完全溶解后，轉(zhuǎn)移至５０ｍＬ容量瓶中，用水定容。同樣方法制作空白。在儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定。

２ 結(jié)果與討論

２．１ 試樣前處理方法

哈氏合金在溶解制樣前，先要在乙醇中超聲清洗，以清洗干凈試樣表面因切割取樣而沾污的油漬。清洗干凈的試樣，烘干，在保干器中保存。采用不同體積比（１∶１，３∶１，５∶１，７∶１）的鹽酸硝酸混合酸對(duì)試樣進(jìn)行微波解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，４種不同比例的混合酸均能很好地消解樣品。

２．２ 分析線的選擇

高頻等離子體炬焰溫度很高，能發(fā)射出豐富的離子和原子譜線。哈氏合金成分復(fù)雜，除鎳基體外，還包括高含量的Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ等元素，譜線干擾多，有的甚至很嚴(yán)重。按照樣品中存在的元素，配制一系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、純鎳基溶液和鎳基合金溶液，根據(jù)各元素的含量及性質(zhì)，從儀器軟件譜線庫(kù)中選擇

多條待測(cè)元素譜線，并進(jìn)行篩選。當(dāng)各元素的譜線有疊加時(shí)，盡量選擇強(qiáng)度大，峰形好，靈敏度高，干擾小的譜線作為分析線。通過(guò)對(duì)各元素光譜干擾的考察，試驗(yàn)選取各元素分析線為：Ｃｒ２６７．７１６ｎｍ，Ｆｅ２５９．８３７ｎｍ，Ｍｎ２５７．６１０ｎｍ，Ｍｏ２０４．５９８ｎｍ，Ｎｉ３００．２４９ｎｍ。

２．３ 射頻功率的選擇

試驗(yàn)考察了譜線強(qiáng)度和信號(hào)噪聲隨射頻功率的變化，結(jié)果表明：各待測(cè)元素的譜線強(qiáng)度隨射頻功率增加而增大，同時(shí)信號(hào)噪聲也隨之增加，導(dǎo)致信背比下降；當(dāng)射頻功率從９５０ Ｗ 增至１１５０ Ｗ 時(shí)，各元素信號(hào)強(qiáng)度增加比較大；但當(dāng)射頻功率從１１５０ Ｗ增至１３５０Ｗ 時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度增加很小，Ｍｎ的信號(hào)強(qiáng)度略有降低?？紤]到多元素同時(shí)測(cè)定、各元素的含量及譜線的信背比等因素，試驗(yàn)選擇射頻發(fā)生器的功率為１１５０Ｗ。

２．４ 觀測(cè)時(shí)間的選擇

設(shè)定儀器的射頻功率為１１５０ Ｗ，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為１００ｒ·ｍｉｎ－１。改變觀測(cè)時(shí)間（短波段２０ｓ／長(zhǎng)波段１０ｓ，短波段１５ｓ／長(zhǎng)波段５ｓ），測(cè)定各種元素的分析線強(qiáng)度。結(jié)果顯示：當(dāng)觀測(cè)時(shí)間增加時(shí)，譜線強(qiáng)度增加，但隨之背景也增強(qiáng)，使得信背比反而降低。試驗(yàn)選擇觀測(cè)時(shí)間為短波段１５ｓ／長(zhǎng)波段５ｓ。

２．５ 基體效應(yīng)

哈氏合金中鎳的含量非常高，會(huì)干擾其他元素的測(cè)定。試驗(yàn)考察了在其他４種元素質(zhì)量濃度均為１０．０ｍｇ·Ｌ－１，鎳質(zhì)量濃度為１．０ｇ·Ｌ－１時(shí)，元素分析線強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明：鎳基體質(zhì)量濃度為

１．０ｇ·Ｌ－１時(shí)，鎳對(duì)其他４種元素皆不存在光譜干擾。

２．６ 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

配制各元素質(zhì)量濃度均為０，２．００，４．００，６．００，８．００，１０．０ｍｇ·Ｌ－１標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在選定的分析線下 繪 制 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線，各 元 素 的 線 性 范 圍 均 在１０．０ｍｇ·Ｌ－１以內(nèi)，線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表１。對(duì)空白樣品溶液連續(xù)測(cè)定１０次，以３倍的標(biāo)準(zhǔn)

偏差計(jì)算檢出限，結(jié)果見(jiàn)表１。

由表１可知：各元素的線性相關(guān)系數(shù)均大于０．９９９，檢出限均較低，能夠滿足分析測(cè)試的要求。

２．７ 精密度與準(zhǔn)確度

在選定的工作條件下對(duì)質(zhì)量濃度為６．００ｍｇ·Ｌ－１混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)測(cè)定１０次，Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 ０．４１％，０．９６％，０．８７％，０．４３％，０．７４％，說(shuō)明方法精密度良好。按試驗(yàn)方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品６９３４ＧＨ１３５，考察方法的準(zhǔn)確度，結(jié)果見(jiàn)表２。

由表２可知：測(cè)定值與認(rèn)定值的相對(duì)誤差在－０．５４％～０．２２％之間，說(shuō)明方法準(zhǔn)確度高。

２．８ 樣品分析

樣品分析結(jié)果見(jiàn)表３。

本工作采用鹽酸硝酸混合酸微波消解的制樣方法，能夠很好的將輻照后哈氏合金溶解，利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì) Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ進(jìn)行測(cè)定，方法簡(jiǎn)便，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定可靠，靈敏度和準(zhǔn)確度較高，可滿足樣品的分析測(cè)定工作。

（文章來(lái)源：材料測(cè)試網(wǎng)-理化試驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)）