一种铪标准物质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铪标准物质及其制备方法。制备方法包括：以晶条铪为原材料，进行熔炼处理，得到铪铸锭；对得到的铪铸锭进行加工处理，得到碳屑状样块、氢颗粒样块、氧颗粒样块、氮颗粒样块；晶条铪中碳含量为30～70μg/g，氢含量为10～40μg/g，氧含量为20～200μg/g，氮含量为5～40μg/g；碳屑状样块中碳含量为10～50μg/g，氢颗粒样块中氢含量为5

【技术实现步骤摘要】
一种铪标准物质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及核动力
化学计量学
，具体涉及一种铪标准物质及其制备方法。

技术介绍

[0002]铪具有较高的热中子吸收截面，在轻水、氦气、液态钠等介质中具有良好的耐腐蚀性能，并且有适中的力学性能和满意的焊接加工性能，是核反应堆控制棒和保护装置的首选材料。
[0003]碳、氢、氧、氮是金属及其合金材料中经常伴生的元素，它们的含量直接影响金属及其合金材料的性能。在铪材中碳、氢、氧、氮都属于间歇相元素，在达到一定浓度前，仅以间隙形式填充到金属晶格的节点中间，使晶格对称性稍有扭曲，从而影响材料物理和化学性能，甚至会给反应堆的运行带来不安全因素，必须严格控制碳、氢、氧、氮的质量分数。
[0004]金属的元素标准物质具有确定了的足够均匀的元素含量标称值，作为一种实物量具，是分析化学必不可少的用于校准测量设备、评价分析方法、考核分析人员技术水平和测量材料元素含量的计量标准。在产品的生产过程和质量控制过程中起着不可或缺的作用。
[0005]因核级铪材用途敏感性问题，国际上对铪标准物质实行技术封锁，也禁止相应标准物质出售。目前国内没有铪标准物质的生产及销售，各铪材生产及使用单位均采用Ti、Zr等同族元素标准物质替代。这就导致铪材元素分析检测时常存在一定程度的偏差，有时甚至差异明显，形成不易评判的质量异议。
[0006]为解决上述分析检测存在的问题，突破国际上的技术封锁，本专利技术专利提出一种铪标准物质及其制备方法，可以实现铪材碳、氢、氧、氮标准物质制造、评价、定值及保存，促进建立我国自有评价体系，提升铪材检测水平。

技术实现思路

[0007]本专利技术专利要解决的技术问题是目前国内普遍使用Ti、Zr等同族元素标准物质替代铪标准物质，导致分析检测结果出现偏差。本专利技术的目的是提供一种铪中碳、氢、氧、氮标准物质及其制备方法，突破国际技术封锁，实现更准确地校准铪材分析设备、评价铪材分析方法，为铪材碳、氢、氧、氮元素分析提供质量评判标准。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]本专利技术的第一个目的在于提供一种铪标准物质的制备方法，一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，包括：
[0010]以晶条铪为原材料，进行熔炼处理，得到铪铸锭；
[0011]对得到的铪铸锭进行加工处理，得到碳屑状样块、氢颗粒样块、氧颗粒样块、氮颗粒样块；
[0012]晶条铪中碳含量为30～70μg/g，氢含量为10～40μg/g，氧含量为20～200μg/g，氮含量为5～40μg/g；
[0013]碳屑状样块中碳含量为10～50μg/g，氢颗粒样块中氢含量为5
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30μg/g，氧颗粒样块中氧含量为100～300μg/g，氮颗粒样块中氮含量为10～60μg/g。
[0014]在一可选的实施例中，还包括：
[0015]对原材料、铸锭进行元素成分检验，以获取熔炼过程中的铪铸锭中标准元素的含量变化及分布均匀性；
[0016]对得到的样块进行均匀性初检，以确定多组检测样块中标准元素含量的粗略差异性；
[0017]对得到的样块进行均匀性评估，以确定最小包装单元的样块组内和组间不存在显著性差异；
[0018]对得到的样块进行定值检验，以获取铪中标准物质元素的含量标称值。
[0019]在一可选的实施例中，所述晶条铪表面无氧化、鼓包、沾污及明显疏松，外观长晶一致性良好，沿长度方向挠度不大于30毫米；且所述晶条铪的碳、氢含量高于标准物质的目标值，氮、氧含量低于标准物质的目标值。
[0020]在一可选的实施例中，所述熔炼处理为对所述晶条铪进行熔炼、切割，所述熔炼与切割交替进行，且在熔炼处理开始时以熔炼开始、在熔炼处理结束时以熔炼结束；
[0021]熔炼时炉内真空漏率小于等于0.05Pa/min，熔炼功率为2～3kW，熔炼时间为0.5～1h，每次熔炼后形成直径尺寸维度均匀一致的铪铸锭；
[0022]每次熔炼完成后，对得到的铪铸锭进行去头尾、扒皮各2mm后，切割成多等分，对多个铪块进行位置交叉、首尾翻转以重新排列组合，再进行下一步熔炼，通过物理“搅拌”达到成分元素均质化。
[0023]在一可选的实施例中，在熔炼处理过程中，通过渗石墨、掺入高碳含量的晶条铪的增碳方式提高碳的含量，通过提高熔炼功率、加入低碳含量的晶条铪原材料降低碳的含量。
[0024]在一可选的实施例中，在造粒过程或造粒后对氧、氢、氮元素的含量进行控制。
[0025]在一可选的实施例中，所述元素成分检验以高频感应熔融
‑
红外吸收法测定碳含量，以脉冲加热
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红外法测定氧含量，以脉冲加热
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热导法测定氮、氢含量；
[0026]在熔炼处理过程中每次熔炼结束后进行元素成分检验。
[0027]在一可选的实施例中，在熔炼处理过程中，对每次熔炼后的铪铸锭进行元素成分检验，至标准元素的含量极差不大于根据标准元素含量目标值确定的最大允许要求时，停止熔炼。
[0028]在一可选的实施例中，加工处理得到碳屑状样块的过程为：对熔炼处理后得到的铪铸锭进行扒皮后，以固定方向、0.15～0.2mm的给进量进行机械加工，剩余直径为初始直径10％～20％的芯体不加工，制备得到碳屑状样块。
[0029]在一可选的实施例中，加工处理得到氢、氧、氮颗粒样块的过程为：对熔炼处理后得到的铪铸锭进行扒皮后，通过热挤压、直线度校正、酸洗、锯端、热轧、直线度校正、锯端、热拉拔、磨制抛光、截断造粒、除油清洗、酸洗、超声纯化清洗、风干过程，制备氢、氧、氮颗粒状样块。
[0030]在一可选的实施例中，所述均匀性检验采用单因素方差分析方法判断组内和组间检测结果的显著性差异，以判断所得样块是否均匀。
[0031]在一可选的实施例中，所述标准物质元素的含量标称值为各检测单位检测结果的
平均值；
[0032]所述定值检验的过程中还包括对测量结果的不确定度进行评定。
[0033]本专利技术的第二个目的在于提供一种铪标准物质，采用上述的方法制备得到。
[0034]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0035]本专利技术实施例提供的一种铪标准物质的制备方法，能够制备得到铪中碳、氢、氧、氮标准物质，为铪中其它元素的标准物质的制备提供技术借鉴，解决目前采用Ti、Zr等同族元素标准物质替代铪标准物质而产生的铪材分析检测结果出现偏差的问题，实现更准确地校准铪材分析设备、评价铪材分析方法、人员技术水平，为铪材碳、氢、氧、氮元素分析提供质量评判标准。
附图说明
[0036]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0037]图1为本专利技术实施例提供的一种铪标准物质的包装图。
[0038]图2为本专利技术实施例提供的一种铪标准物质的实物状态图(图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，包括：以晶条铪为原材料，进行熔炼处理，得到铪铸锭；对得到的铪铸锭进行加工处理，得到碳屑状样块、氢颗粒样块、氧颗粒样块、氮颗粒样块；晶条铪中碳含量为30～70μg/g，氢含量为10～40μg/g，氧含量为20～200μg/g，氮含量为5～40μg/g；碳屑状样块中碳含量为10～50μg/g，氢颗粒样块中氢含量为5
‑
30μg/g，氧颗粒样块中氧含量为100～300μg/g，氮颗粒样块中氮含量为10～60μg/g。2.如权利要求1所述的一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，还包括：对原材料、铸锭进行元素成分检验，以获取熔炼过程中的铪铸锭中标准元素的含量变化及分布均匀性；对得到的样块进行均匀性初检，以确定多组检测样块中标准元素含量的粗略差异性；对得到的样块进行均匀性评估，以确定最小包装单元的样块组内和组间不存在显著性差异；对得到的样块进行定值检验，以获取铪中标准物质元素的含量标称值。3.如权利要求2所述的一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，所述晶条铪表面无氧化、鼓包、沾污及明显疏松，外观长晶一致性良好，沿长度方向挠度不大于30毫米；且所述晶条铪的碳、氢含量高于标准物质的目标值，氮、氧含量低于标准物质的目标值。4.如权利要求1所述的一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，所述熔炼处理为对所述晶条铪进行熔炼、切割，所述熔炼与切割交替进行，且在熔炼处理开始时以熔炼开始、在熔炼处理结束时以熔炼结束；熔炼时炉内真空漏率小于等于0.05Pa/min，熔炼功率为2～3kW，熔炼时间为0.5～1h，每次熔炼后形成直径尺寸维度均匀一致的铪铸锭；每次熔炼完成后，对得到的铪铸锭进行去头尾、扒皮各2mm后，切割成多等分，对多个铪块进行位置交叉、首尾翻转以重新排列组合，再进行下一步熔炼，通过物理“搅拌”达到成分元素均质化。5.如权利要求4所述的一种铪标准物质的制备方法，其特征在于，在熔炼处理过程中，通过渗石墨、掺入高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，武宇，潘学荣，罗强，张录强，刘杨，盛红伍，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：