《自熔合金粉末固液相線溫度區(qū)間的測(cè)定方法》-編制說(shuō)明

（工信廳科函[2022]312號(hào)）的要求，由鋼鐵研究總院有限公司牽頭負(fù)責(zé)組織修的熱分析曲線，根據(jù)曲線外推起始點(diǎn)和外推終止16個(gè)牌號(hào)自熔合金粉末被成功研制并通過(guò)了冶金工業(yè)部的系列定型鑒定。該技煤炭和玻璃模具等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的1變化，同時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件的更新也使得設(shè)備的校驗(yàn)流程相對(duì)于上世紀(jì)80年代產(chǎn)江蘇科技大學(xué)是江蘇省唯一一所以船舶與海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)為主要服務(wù)面本科教學(xué)工作水平評(píng)估優(yōu)秀學(xué)校，教育部卓越工大學(xué)。材料科學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等4個(gè)學(xué)科位列2安泰科技股份有限公司是以中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司為主要發(fā)起人，聯(lián)部及中科院聯(lián)合認(rèn)定的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，服務(wù)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在非晶/納北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所是釬焊材料、濺射靶材、高純金屬、引線其中有44項(xiàng)獲得部市級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)，為我國(guó)電子信息、航空航天及國(guó)防鋼研昊普科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鋼研昊普”）是中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有32023年2月，全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在佛山組織召開(kāi)會(huì)議，鋼鐵鋼鐵研究總院有限公司在接到項(xiàng)目下達(dá)的任務(wù)后立即與參編單位成立標(biāo)準(zhǔn)析。結(jié)合調(diào)研情況和多家比對(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)討論稿進(jìn)行了認(rèn)真的修改和完善，最后形成了4同時(shí)全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)通過(guò)工作群、郵件向委員單位征求意見(jiàn)，并將征求意見(jiàn)資料在網(wǎng)站上掛網(wǎng)。征求意見(jiàn)的單位主要包形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿意見(jiàn)匯總處理表。標(biāo)準(zhǔn)制定工作組對(duì)征求意見(jiàn)稿進(jìn)行修定會(huì)會(huì)議紀(jì)要》。具體修改意見(jiàn)，見(jiàn)《有色金屬行業(yè)標(biāo)），5DTA是測(cè)定試樣與參比物的溫差，DSC測(cè)定的是試樣與參比△GV=Lm△T）/Tm6c）增加了固相線溫度和液相線溫度定義；e）更改了方法原理；j）更改了試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；本標(biāo)準(zhǔn)選擇Ni20A鎳基自熔合金粉末進(jìn)行固液相線溫度區(qū)間的測(cè)定，為研mg的合金粉末裝入Al2O3坩堝，粉末實(shí)際質(zhì)量從差示掃描量熱儀上讀取。實(shí)驗(yàn)~1100℃范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯的吸熱峰，隨后對(duì)該溫度區(qū)間內(nèi)的熱流和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行切線與外推基線進(jìn)行相交，可以得到外推起始溫度（固相線溫度res）和外推終止溫度（液相線溫度rel）。從整體上看，粉末質(zhì)量為5.589mg的DSC曲線在1000~1100℃范圍內(nèi)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較差，熱流數(shù)據(jù)波動(dòng)明顯。隨著粉末質(zhì)量的增~7圖1不同粉末質(zhì)量的DSC曲線及特征溫度（氣體流量40ml/min）（a）5mgb）15mgc）25mgd）50mg末質(zhì)量增加，固相線溫度res呈先降低后升高的趨勢(shì)，液相線溫度re似特征?？赡苁且韵聨讉€(gè)因素造成的1）當(dāng)粉末質(zhì)量增加時(shí)，樣品中的溶解固溶體，從而降低了樣品的固、液相線溫度。（2）當(dāng)粉末質(zhì)量進(jìn)一步增加時(shí)，8表2不同粉末質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果（氣體流量40ml/min）刻度質(zhì)量/mg實(shí)際質(zhì)量/mgres/℃rel/℃55.5894017.987402525.386405047.96340為進(jìn)一步研究粉末質(zhì)量對(duì)熔化溫度的影響，將氣體流量提高至50ml/min，察結(jié)果一致。隨粉末質(zhì)量增加，曲線逐漸平滑。因此，當(dāng)粉末質(zhì)量在5mg圖2不同粉末質(zhì)量的DSC曲線及特征溫度（氣體流量50ml/min）（a）5mgb）15mgc）25mgd）50mg對(duì)四種不同試驗(yàn)量的DSC特征溫度進(jìn)行匯總，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。隨粉9表3不同粉末質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果（氣體流量50ml/min）刻度質(zhì)量/mg實(shí)際質(zhì)量/mgres/℃rel/℃氣體流量/（ml/min）53.1595015.090502525.278505048.67850在2.2.1節(jié)中已經(jīng)討論了不同粉末質(zhì)量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，其中采用了兩種相線溫度rel均表現(xiàn)出相似特征，即隨溫度升高，特征溫度值不斷增加，且增長(zhǎng)趨勢(shì)相同。當(dāng)氣體流量為50ml/min時(shí)，雖然兩組數(shù)據(jù)中的固相線溫度res基本吻合，但是隨溫度增加，液相線溫度rel差值逐漸增大，如圖3a中所示。從圖~~圖3不同氣體流量的特征溫度及標(biāo)準(zhǔn)差（a）不同氣體流量下的特征溫度對(duì)比b）特征溫度標(biāo)準(zhǔn)差由40ml/min增加至50ml/min時(shí)，固相線溫度res和液相線溫度rel總體上表現(xiàn)些變化可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的誤差增大。（2）氣體流量的增加可以引入額外的熱溫度降低。（3）氣體流量的增加可能引起樣品表面上的對(duì)流現(xiàn)象。對(duì)流可以帶走樣品周圍的熱量，從而降低實(shí)際測(cè)得的特征溫度。（4）差示掃描量熱儀的響溫度變化，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。因此，推薦的氣體流量應(yīng)≤表4不同氣體流量下的特征溫度氣體流量/（ml/min）固相線溫度res液相線溫度rel40405050結(jié)合上述分析可知，測(cè)量Ni20A鎳基自熔合金粉末固液相線的合理粉末質(zhì)量范圍和氣流流量范圍分別為5~50mg和≤50ml/min。為研究升溫速率對(duì)特征入Al2O3坩堝，高純氬氣吹掃氣體流量參數(shù)設(shè)定為40ml/min，選取4℃/min、圖4不同加熱速率下的DSC曲線及特征溫度（a）4℃/min；（b）7℃/min；（c）10℃/min；（d）15℃/min從圖中可以看出，不同升溫速率下，DSC曲線的平滑度較高，表明粉末質(zhì)量和氣體流量范圍選取合理。表5中列出了不同加熱速率下的特征溫度檢測(cè)結(jié)果，可以看到，隨升溫速率增加，固相線溫度res和液相線溫度rel再現(xiàn)性較高。因此，推薦選擇4℃/min~10℃/m表5不同加熱速率下的特征溫度升溫速率/(℃/min）樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃422.83240718.7444024.2704017.37240表6Ni20A的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃鋼研總院24.2740有色所20.5840安泰科技22.4440江科大25.0240鋼研納克22.5040表7重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果粉末名稱試驗(yàn)次數(shù)樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃氣體流量/（ml/min）Ni20A140240320.0240420.5440520.1340Ni15A120.5240220.7440Ni25A120.0540220.5940表8Ni25A的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃單位134.2140單位240單位321.3540表9Ni15A的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃單位138.6740單位220.5840單位323.7640表10WR13的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果樣品質(zhì)量/mgres/℃rel/℃單位135.0340單位224.0940單位340選取Ni60A和NiCrFeBSi兩種鎳基自熔合金粉末進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)粉末DSC特征曲線如圖6所示，驗(yàn)證單位測(cè)定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總至表11-12。表11Ni60的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果res/℃rel/℃氣體流量/（ml/min）單位196640單位296840單位396740（（ab）圖5Ni60特征曲線（a）單位1（b）單位2（c）單位3表12NiCrFeBSi的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果res/℃rel/℃氣體流量/（ml/min）單位196540單位296740單位396740（（ab）圖6NiCrFeBSi特征曲線（a）單位1（b）單位2（c）單位3表13鈷基ST的特征溫度試驗(yàn)結(jié)果res/℃rel/℃氣體流量/（ml/min）40圖7鈷基粉末ST特征曲線與本文件類似，均使用熱分析法進(jìn)行材料熔融或熔化溫度范圍的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T1425貴金屬及其合金熔化溫度范圍的測(cè)定熱分析試驗(yàn)方法、GB/T19466.3差示掃描熱量法(DSC)－熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測(cè)定（等同翻譯ISO其中：GBT1425貴金屬及其合金熔化溫度范相線溫度要考慮純物質(zhì)熱滯后的影響，其定義不適用于本文件。其次GB