專利名稱：鉬化合物/鉬合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種摻雜元素分布均勻性的檢測方法，具體涉及一種鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法。
背景技術：
在鑰金屬的合金化元素中，除鎢、錸等極少數(shù)元素外，大部分合金元素如鑭、硅、鋁、鉀、鋯、鉿，均以一定的化合物形式彌散在鑰材料的基體中。這些彌散第二相粒子發(fā)揮強韌化作用的最大障礙在于其彌散分布的均勻程度。彌散第二相粒子的分布均勻程度包括宏觀均勻性和微觀均勻性兩個方面。宏觀均勻性保證了整個鑰基合金制品的力學性能、物理性能和化學性能的一致性，而微觀均勻性決定了第二相粒子能否真正起到有效的彌散強韌化作用。如果第二相粒子的微觀均勻性良好，也就是說，摻入的第二相元素或物質以幾個微米或亞微米、甚至納米級的微小顆粒均勻彌散在鑰基體的晶內、晶界和(或)位錯前沿，那么這些第二相粒子將起到良好的彌散強韌化作用。如果摻入的第二相元素或物質產(chǎn)生團聚，生成大的顆粒團或偏析現(xiàn)象，形成第二相元素或物質的富集區(qū)和貧化區(qū)，那么這些第二相粒子將因其典型的硬質相特性，不但起不到彌散強韌化作用，而且將引起鑰金屬的進一步脆化?，F(xiàn)有檢測鑰合金摻雜兀素分布微觀均勻性的最直觀的方法有掃描電子顯微鏡法和透射電子顯微鏡法，這兩種檢測方法需要對鑰基合金粉末進行整個粉末冶金工藝過程甚至壓力加工過程后方可進行，滯后性非常嚴重，且制樣過程較為復雜，無法及時有效地指導粉末的摻雜工藝。因此，探索出一種快速分析這些摻雜元素或物質分布均勻性程度的檢測方法，具有非常重要的指導意義。中國專利《鈉鑰復合金屬粉末、其產(chǎn)品以及光伏電池的生產(chǎn)方法》(申請?zhí)?200980102060.1，公開號:CN101919062A,
公開日:2010.12.15)、美國專利 Methods forproducing sodium/molybdenum power compacts (鈉 / 鑰粉末壓還的制備方法，專利號:US8197885B2,授權日:2012.6.12)和美國專利 Potassium/molybdenum composite metalpowders, powder blends, products thereof,and methods for producing photovoltaiccells (鉀/鑰復合金屬粉末、粉末混合物、其產(chǎn)品以及生產(chǎn)光伏電池的方法，公開號:US2012000667A1，
公開日:2012.1.12)對Mo-Na、Mo_K等鑰基合金中K、Na元素的微觀均勻性進行了卓有成效的研究，提出了采用能量彌散X射線譜法(EDS)對Mo-Na、Mo-K粉末的SEM進行分析，以獲得K、Na元素的微觀均勻性判據(jù)。這種方法實際操作起來可行性較小。在SEM法檢測過程中，將粉末平鋪在載物臺上需要全部手工完成，因此很難保證粉末在載物臺上均勻、等厚度地分布，也就很難獲得混合粉末中組成元素的微觀均勻性的真實情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法，解決了現(xiàn)有檢測方法存在很難獲得鑰化合物/鑰合金摻雜元素分布微觀均勻性的真實情況的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法，將待檢測的鑰化合物/鑰合金粉末進行壓片后烘干，再經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上進行能量彌散X射線光譜圖檢測并分析摻雜元素分布的微觀均勻性。本發(fā)明的特點還在于，對于鑰粉、鑰酸銨可直接進行壓片；對于三氧化鑰、二氧化鑰在壓片前進行如下處理:將去離子水加熱后加入聚乙烯醇形成懸浮液，再將懸浮液攪拌至完全清澈，無肉眼可見的懸浮顆粒，得到粘結劑膠體，將粘結劑膠體和三氧化鑰或二氧化鑰粉末均勻混合，得到待檢測的鑰化合物粉末。去離子水加熱至50 80°C后保溫，聚乙烯醇為分子量為25000 35000的低聚合度聚乙烯醇，低聚合度聚乙烯醇與去離子水的質量比為1:5 8，懸浮液在50 80°C的溫度下攪拌，粘結劑膠體與鑰化合物粉末的質量比為0.01 0.1:1。待檢測的鑰化合物/鑰合金粉末的質量不少于5g。壓片是將待檢測的鑰化合物粉末/鑰合金粉末倒入圓柱形模具內，在不低于20MPa的壓力下保壓3 IOmin后逐步泄壓，再將其從模具中取出。烘干的溫度不高于60°C，時間為30min。當摻雜元素含量高于2被％時，分別獲取主元素和摻雜元素的能量彌散X射線分布光譜圖，進行對照，進而分析摻雜元素的微觀均勻性；當摻雜元素含量高于2wt%時，在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。當摻雜元素含量低于2wt%時，在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。本發(fā)明的有益效果是，1.本發(fā)明鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法，通過將待檢測的鑰化合物粉末/鑰合金粉末進行壓片、烘干和真空包裝后，采用掃描電鏡對其進行能量彌散X射線分布光譜圖檢測進而分析摻雜元素分布的微觀均勻性，能夠快速、及時、準確地分析鑰化合物粉末/鑰合金粉末中摻雜元素分布的微觀均勻性。2.本發(fā)明鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法，采用圓柱形的模具對待檢測的鑰化合物粉末/鑰合金粉末進行壓片，能夠保證鑰化合物粉末/鑰合金粉末均勻、等厚度的分布，確保了摻雜元素分布的微觀均勻性分析的準確度和可靠性，并且其操作簡單，可行性較高。


圖1是本發(fā)明鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性檢測方法中壓片用圓柱形模具結構示意圖；圖2是實施例1摻雜三氧化鑰粉末中鑰原子的能量彌散X射線光譜圖；圖3是實施例1摻雜三氧化鑰粉末中鑭原子的能量彌散X射線光譜圖；圖4是實施例2摻雜二氧化鑰粉末壓片的第一個微區(qū)范圍的全元素能量彌散X射線光譜圖5是實施例2摻雜二氧化鑰粉末壓片的第二個微區(qū)范圍全元素能量彌散X射線光譜圖；圖6是實施例4摻雜鑰粉中鑰原子的能量彌散X射線光譜圖；圖7是實施例4摻雜鑰粉中鑭原子的能量彌散X射線光譜圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，對于鑰粉、鑰酸銨等成型性較好的粉末，具體步驟如下:稱取不少于5g待檢測的鑰粉/鑰酸銨粉末倒入如圖1所示的圓柱形模具內，在不低于20MPa的壓力下保壓3 IOmin后逐步泄壓，然后將其從模具中取出，在不高于60°C的溫度下烘30min，經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上進行能量彌散X射線光譜圖檢測并分析摻雜元素分布的微觀均勻性。對于三氧化鑰、二氧化鑰等成型性較差的粉末，具體步驟如下:步驟I，將去尚子水水溫升聞到50 80°C后保溫,然后加入分子量為25000 35000的低聚合度聚乙烯醇形成懸浮液，低聚合度聚乙烯醇與去離子水的質量比為1:5 8，再將懸浮液在50 80°C的溫度下，攪拌至完全清澈，得到粘結劑膠體；步驟2，將步驟I得到的粘結劑膠體與鑰化合物粉末以0.01 0.1:1的質量比均勻混合，得到待檢測的鑰化合物粉末；步驟3，稱取不少于5g待檢測的鑰化合物粉末倒入如圖1所示的圓柱形模具內，在不低于20MPa的壓力下保壓3 IOmin后逐步泄壓，然后將其從模具中取出，在不高于60°C的溫度下烘30min，經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上進行能量彌散X射線光譜圖檢測并分析摻雜元素分布的微觀均勻性。當摻雜元素含量高于2wt%時，摻雜元素分布的微觀均勻性分析有兩種方式，一種方式是分別獲取主元素和摻雜元素的能量彌散X射線分布光譜圖，進行對照，進而分析摻雜元素的微觀均勻性；另一種方式是在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。當摻雜元素含量低于2wt%時，在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。這是由于當摻雜元素含量較低時，二次電子產(chǎn)生的光譜斑點將干擾摻雜元素能量彌散X射線分布光譜斑點，造成判斷失誤。選用分子量為25000 35000的低聚合度聚乙烯醇作為粘結劑的理由:酒精和乙二醇的粘度較小，無法將三氧化鑰、二氧化鑰等成型性較差的粉末粘結在一起，因此不合適；選擇聚乙烯醇時，雖然分子量為20 30萬的超高聚合度聚乙烯醇、分子量為17 22萬的高聚合度聚乙烯醇和12 15萬的中聚合度聚乙烯醇的粘度很大，對粉末的粘結效果較好，但制備粘結劑膠體過程中，溶解非常困難，因此，均不適合。去離子水與低聚合度聚乙烯醇混合形成的懸浮液在攪拌時，要保持在50 80°C，否則會引起低聚合度聚乙烯醇的粘度變化。本發(fā)明鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，通過將待檢測的鑰化合物粉末/鑰合金粉末進行壓片、烘干和真空包裝后，采用掃描電鏡對其進行能量彌散X射線分布光譜圖檢測進而分析摻雜元素分布的微觀均勻性，能夠快速、及時、準確的分析鑰化合物粉末/鑰合金粉末中摻雜元素分布的微觀均勻性。本發(fā)明鑰化合物/鑰合金摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，采用圓柱形的模具對待檢測的鑰化合物粉末/鑰合金粉末進行壓片，能夠保證鑰化合物粉末/鑰合金粉末均勻、等厚度的分布，確保了摻雜元素分布的微觀均勻性分析的準確度和可靠性，并且其操作簡單，可行性較高。實施例1鑭含量為15wt%的摻雜三氧化鑰粉末中鑭元素的分布微觀均勻性檢測，采用液-液摻雜法，將硝酸鑭溶液摻雜到二鑰酸銨結晶母液中，結晶得到摻雜二鑰酸銨粉末，空氣氣氛焙解為摻雜三氧化鑰粉末。步驟1，將IOOml去離子水的溫度升高到60°C后保溫，然后加入12.5g分子量為28460的低聚合度聚乙烯醇形成懸浮液，再將懸浮液在60°C下，攪拌至完全清澈，得到粘結劑膠體；步驟2，將2g步驟I得到的粘結劑膠體和20g摻雜三氧化鑰粉末均勻混合，得到待檢測的二氧化鑰粉末；步驟3，稱取Sg步驟2得到的待檢測的三氧化鑰粉末倒入圖1所示的圓柱形模具內，在30MPa的壓力下保壓IOmin后逐步泄壓，然后將其從模具中取出，再在60°C的溫度下烘30min，經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上分別對鑰原子和鑭原子進行能量彌散X射線光譜圖檢測，進而分析摻雜元素分布的微觀均勻性。圖2為摻雜三氧化鑰粉末中鑰原子的能量彌散X射線光譜圖，圖3為摻雜三氧化鑰粉末中鑭原子的能量彌散X射線光譜圖，對圖2和圖3比較分析可知，鑭元素比較均勻地彌散分布在三氧化鑰粉末中，但在局部區(qū)域，如圖3的右上角，鑭元素分布仍然出現(xiàn)貧化區(qū)。實施例2鑭含量為0.5wt%的摻雜二氧化鑰粉末中鑭元素的分布微觀均勻性檢測，采用納米摻雜法，將氧化鑭納米顆粒摻雜到二氧化鑰粉末中，得到鑭含量為0.5wt%的摻雜二氧化鑰粉末。步驟1，將260ml去離子水的溫度升高到50°C后保溫，然后加入40.8g分子量為28460的低聚合度聚乙烯醇形成懸浮液，再將懸浮液在50°C下，攪拌至完全清澈，得到粘結劑膠體；步驟2，將0.61g步驟I得到的粘結劑膠體和20g摻雜二氧化鑰粉末均勻混合，得到待檢測的二氧化鑰粉末；步驟3，稱取Sg步驟2得到的待檢測的二氧化鑰粉末倒入圖1所示的圓柱形模具內，在50MPa的壓力下保壓5min后逐步泄壓，然后將其從模具中取出，再在60°C的溫度下烘30min，經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上分別對相鄰的兩個微區(qū)域進行全元素的能量彌散X射線光譜圖檢測，進而分析摻雜元素分布的微觀均勻性。圖4為摻雜二氧化鑰粉末壓片的第一個微區(qū)范圍，圖5為摻雜二氧化鑰粉末壓片的第二個微區(qū)范圍。表I是圖4所示微區(qū)的全元素能譜值，表2是圖5所示微區(qū)的全元素能譜值。表I第一個微區(qū)范圍內的能量彌散X射線能譜值
權利要求
1.鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，將待檢測的鑰化合物粉末和鑰合金粉末進行壓片后烘干，再經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上進行能量彌散X射線光譜圖檢測并分析摻雜元素分布的微觀均勻性。
2.根據(jù)權利要求1所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，對于鑰粉、鑰酸銨可直接進行壓片；對于三氧化鑰、二氧化鑰在壓片前進行如下處理:將去離子水加熱后加入聚乙烯醇形成懸浮液，再將懸浮液攪拌至完全清澈，得到粘結劑膠體，將粘結劑膠體和三氧化鑰或二氧化鑰粉末均勻混合，得到待檢測的三氧化鑰或二氧化鑰粉末粉末。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，所述去離子水加熱至50 80°C后保溫，所述聚乙烯醇為分子量為25000 35000的低聚合度聚乙烯醇，所述低聚合度聚乙烯醇與所述去離子水的質量比為I:5 8，所述懸浮液在50 80°C的溫度下攪拌，所述粘結劑膠體與所述鑰化合物粉末的重量比為0.01 0.1:1。
4.根據(jù)權利要求3所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，所述待檢測的鑰化合物和鑰合金粉末的質量不少于5g。
5.根據(jù)權利要求4所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，所述壓片是將檢測的鑰化合物粉末或鑰合金粉末倒入圓柱形模具內，在不低于20MPa的壓力下保壓3 IOmin后逐步泄壓，再將其從模具中取出。
6.根據(jù)權利要求5所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，所述烘干的溫度不高于60°C，時間為30min。
7.根據(jù)權利要求6所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，當摻雜元素含量高于2wt%時，分別獲取主元素和摻雜元素的能量彌散X射線分布光譜圖，進行對照，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。
8.根據(jù)權利要求6所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，當摻雜元素含量高于2被％時，在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。
9.根據(jù)權利要求6所述的鑰化合物/鑰合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，其特征在于，當摻雜元素含量低于2wt%時，在整個視野內任意選取若干個微小區(qū)域，分別進行能譜掃描，獲得摻雜元素的含量值后，進行比較，進而分析摻雜元素的微觀均勻性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉬化合物/鉬合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，將待檢測的鉬化合物或鉬合金粉末進行壓片后烘干，再經(jīng)過冷卻后真空包裝，最后在掃描電鏡上進行能量彌散X射線光譜圖檢測并分析摻雜元素分布的微觀均勻性。本發(fā)明鉬化合物/鉬合金粉末摻雜元素分布微觀均勻性的檢測方法，通過將待檢測的鉬化合物/鉬合金粉末進行壓片、烘干和真空包裝后，采用掃描電鏡對其進行能量彌散X射線分布光譜圖檢測進而分析摻雜元素分布的微觀均勻性，能夠快速、及時、準確地分析鉬化合物粉末/鉬合金粉末中摻雜元素分布的微觀均勻性。
文檔編號G01N1/28GK103196933SQ20131010224
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權日2013年3月27日
發(fā)明者馮鵬發(fā), 楊秦莉, 趙虎, 劉仁智, 付靜波 申請人:金堆城鉬業(yè)股份有限公司