Determination of the Main Components of Glass-Forming Cu - Zr Alloys

A rapid procedure of copper and zirconium determination in their binary alloys Cu_100xZr_x in the range of the mass content corresponding to area of the bulk amorphization (x = 30 - 70) is developed using inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES). Optimization of operation conditions of the spectrometer; selection of the analytical spectral lines (Cu II 224.700 nm and Zr II 354.262 nm), methods of calibration and sample preparation (dissolution in the mixture of HNO₃ and HF added with HCl) provided the lowest standard deviation of the analytical signal. A procedure of oxygen determination in the studied alloys using inert gas fusion method and a procedure providing spectrophotometric determination of copper and gravimetric determination of zirconium from the same sample weigh along with ICP-AES quality control are developed. The results of analysis of Cu_100xZr_x alloys obtained according to all developed techniques satisfactory match each other and, taking into account the correction for the oxygen content, coincide (to the error about 0.5 wt.%) with content of copper and zirconium introduced upon the synthesis.

сплавы медь - цирконий, химический анализ, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, гравиметрия, спектрофотометрия, метод восстановительного плавления, copper-zirconium alloys, chemical analysis, inductively coupled plasma , atomic emission spectroscopy, gravimetry, spectrophotometry, inert gas fusion method

1. Inoue A., Takeuchi A. Recent development and application products of bulk glassy alloys / Acta Mater. 2011. Vol. 59. N 6. P. 2243 - 2267.

2. Wang W. H., Lewandowski J. J., Greer A. L. Understanding the Glass-forming Ability of Cu50Zr50 Alloys in Terms of a Metastable Eutectic / J. Mater. Res. 2005. Vol. 20. N 9. P. 2307 - 2313.

3. Uporov S. A., Estemirova S. Kh., Chtchelkatchev N. M., Ryltsev R. E. Anomalous electrical conductivity in rapidly crystallized Cu100 xZrx (x = 50 - 66,6) alloys / J. Alloys Comp. 2015. Vol. 647. P. 397 -401.

4. Kulikova T. V., Majorova A. V., Shunyaev K. Yu., Ryltsev R. E. Thermodynamic properties of Cu - Zr melts: The role of chemical interaction / Physica B. 2015. Vol. 466 - 467. P. 90 - 95.

5. Louzgine-Luzgin D. V., Inoue A. Bulk metallic glasses. Formation, structure, properties and applications / Handbook of magnetic materials. 2013. Vol. 21. P. 131-171.

6. Inoue A., Zhang W. Formation, thermal stability and mechanical properties of Cu - Zr and Cu - Hf binary glassy alloy rods / Mater. Trans. 2004. Vol. 45. N2. 584-587.

7. Wang D., Li Y., Sun B. B., et al. Bulk metallic glass formation in the binary Cu - Zr system / Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 84. N 20. P. 4029-4031.

8. Yang L., Guo G. Q., Chen L. Y. Atomic-Scale Mechanisms of the Glass-Forming Ability in Metallic Glasses / Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 109. N 10. P. 105502.

9. Лукьянов В. Ф., Князева Е. М. Прямое комплексонометрическое определение циркония в медно-циркониевых сплавах / Заводская лаборатория. 1962. Т. 28. № 7. С. 804 - 805.

10. ГОСТ 1652.1-77. Сплавы медно-цинковые. Методы определения меди. -М.: Стандартинформ, 1997. - 12 с.

11. ГОСТ 1953.1-79. Бронзы оловянные. Методы определения меди.- М.: Стандартинформ, 2002. - 8 с.

12. ГОСТ Р 54153-2010. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. - М.: Стандартинформ, 2012. - 32 с.

13. Romanova N. B., Pechishcheva N. V., Shunyaev K. Yu., Titov V. I., Gundobin N. V. Determining low concentration of Zr, Ce, La, and Y in heat-resistant nickel alloys by inductively coupled plasma atomic emission / Inorg. Mater. 2012. Vol. 48. N 15. P. 1315 - 1319.

14. Майорова А. В., Печищева Н. В., Шуняев К. Ю., Бунаков А. В. Разработка методики ИСП-АЭС определения вольфрама в ферровольфраме с использованием термодинамического моделирования / Аналитика и контроль. 2014. Т. 18. № 2. С. 136 - 149.

15. Елинсон С. В., Петров К. И. Аналитическая химия циркония и гафния. - М.: Наука, 1965. - 240 с.

16. СТО 1/2015. Стандарт организации. Методика измерений массовой доли кислорода в сталях, в медно-циркониевых и медно-циркониево-алюминиевых сплавах с применением газоанализатора ELTRAONH-2000. - Екатеринбург: ИМЕТ УрО РАН, 2015. - 16 с.

17. Kucharkowski R., Vogt. C. Simultaneous ICP atomic emission spectrometry for accurate stoichiometric determination: application to a YNi2B2C superconducting material system / J. Anal. At. Spectrom. 2002. Vol. 17. N 3. P. 263 - 269.

18. Майорова А. В., Воронцова К. А., Печищева Н. В. и др. Разработка методики определения оксида кремния в рудном сырье методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. №12. С. 9-15.

19. Ватолин Н. А., Моисеев Г. К., Трусов Б. Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. - М.: Металлургия, 1994. - 353 с.

20. Подчайнова В. H., Симонова Л. Н. Медь. - М.: Наука, 1990. - 279 с.