Стандартный образец для спектрального анализа сплава алюминиевого ВСДП‑16

Контроль химического состава катодов из сплава на алюминиевой основе марки ВСДП требует на производстве больших временных затрат, а также наличия дорогостоящего инструментального оборудования, что не подходит для контроля состава сплава в процессе проведения его выплавки. Цель настоящего исследования состояла в разработке технологии изготовления материала стандартного образца (СО) для спектрального анализа сплава алюминиевого ВСДП-16, отвечающего требованиям стабильности и однородности по химическому составу. Аттестованные значения СО должны охватывать интервал легирования сплава для построения корректных градуировок при калибровки спектрометров.
Технология изготовления материала СО включала: выплавку слитков шихтовых заготовок из сплава ВСДП-16 в вакуумно-индукционной печи; атомизацию заготовок до алюминиевого порошка; горячее прессование полученного порошка в графитовой пресс-форме на установке горячего прессования при температуре спекания 600 °C и давлении 20 МПа (62 кН); механическую обработку полученных заготовок. В ходе исследования проведена отработка технологических режимов выплавки материала СО путем введения основных легирующих элементов и примесей. Для материала СО проведено исследование однородности, установлено, что характеристика однородности Sн для легирующих элементов менее 1 % от аттестованного значения. Это позволяет говорить о хорошем распределении элементов в объеме материала. Проведенное исследование химического состава материала СО показало, что содержание элементов имеет разброс и позволяет применять СО для градуировки спектрального оборудования. Построены градуировочные зависимости на оптико-эмиссионном и рентгенофлуоресцентном анализаторах. Зависимости имеют линейный вид, что позволяет использовать СО для калибровки спектрального оборудования. Созданный таким образом СО подходит для оптико-эмиссионного метода анализа, в котором не используется растворение проб в кислотах, что позволяет снижать трудоемкость по сравнению с атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой методом анализа примерно в 3 раза и энергозатраты примерно в 3,5 раза.
В результате исследования был разработан комплект стандартных образцов утвержденного типа для спектрального анализа сплава алюминиевого ВСДП-16 ГСО 11696–2021, имеющий прослеживаемость аттестуемых значений к единице массовой доли методом прямых измерений на Государственном первичном эталоне единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации компонентов в жидких и твердых веществах и материалах на основе спектральных методов ГЭТ 196-2015.

1. Разработка теплозащитных покрытий для лопаток ТВД из никелевых монокристаллических сплавов ВЖМ4, ВЖМ5У / А. А. Смирнов [и др.] // Труды ВИАМ. 2016. № 1. https://doi.org/18577/2307-6046-2016-0-1-17-24

2. Разработка стандартных образцов состава магниевых сплавов марок ВМЛ20 и ВМД16 / Ф. Н. Карачевцев [и др.] // Труды ВИАМ. 2021. № 5. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-5-4-1

3. Разработка и применение стандартных образцов перспективных сплавов авиационного назначения / Ф. Н. Карачевцев [и др.] // Труды ВИАМ. 2016. № 10. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-10-8-8

4. Оценка соответствия новых материалов с использование СО и МИ высокого уровня / Е. Н. Каблов [и др.] // Компетентность. 2017. № 2. C. 40–46.

5. Луценко А. Н., Перов Н. С., Чабина Е. Б. Новые этапы развития Испытательного центра // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 460–468. https://doi.org/10.18577/2071–9140–2017–0-S-460–468

6. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»// Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3–33. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33

7. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Вершков А. В. Редкие металлы и редкоземельные элементы – материалы современных и будущих высоких технологий // Авиационные материалы и технологии. 2013. № S2. С. 3–10.

8. Алишин М. И., Князев А. Е. Производство металлопорошковых композиций высокой чистоты титановых сплавов методом индукционной газовой атомизации для аддитивных технологий // Труды ВИАМ. 2017. № 11. https://doi.org/10.18577/23076046-2017-0-11-31-38

9. Карпов Ю. А., Барановская В. Б. Аналитический контроль – неотъемлемая часть диагностики материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1-I. С. 5–12.

10. Аналитический контроль металлургического производства : Учеб. для вузов по направлению «Металлургия» / Ю. А. Карпов [и др.]. М.: Металлургия, 1995. 339.

11. Отто М. Современные методы аналитической химии. В 2 т. Т. 1. : Пер. с нем. под ред. А. В. Гармаша. М. : Техносфера, 2003. 416 с.

12. Determination of rare earth and concomitant elements in magnesium alloys by inductively coupled plasma optical emission spectrometry / J. C. Fariñas et all. // Talanta. 2016. № 154. P. 53–62. http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2016.03.047

13. Определение редкоземельных металлов в магниевых сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Р. М. Дворецков [и др.] // Измерительная техника. 2019. № 4. С. 62–66. http://dx.doi.org/10.32446/0368–1025it.2019-4-62-66