与单质合金相比，钛基复合材料具有强度、耐磨性、弹性模量、耐高温性等方面的优势，应用广泛。钛与硼之间固溶度小，易生成 TiB 相，化合物 TiB 是钛合金的增强剂，TiB 与钛合金复合后会使合金具有较高的比强度和比刚度。钛合金中加入少量硼，其显微组织结构发生变化，晶粒变小，刚度和强度增加，可提升传统钛合金的性能。

  作为测定钛合金中硼的传统方法，次甲基蓝络合 1，2- 二氯乙烷萃取分光光度法适合测定质量分数为 1%～5% 的硼，操作时间较长，步骤繁琐，不易掌握。用于钛合金中硼含量测定的现代分析技术有发射光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP–[**]ES）法，文献测定钛复合材料中痕量硼的检测下限较高；文献测定钛合金中痕量硼的线性范围较小，且选择 249.772 nm 为分析谱线，受铁和铝的干扰严重，为避免耐氢氟酸进样系统雾化效率低造成测量下限不能满足要求，采用硫酸溶解试样，但溶解过程中需要加热且容易生成沉淀，不易控制；文献采用硫酸和硝酸溶解试样，且文献中选择 249.773 nm 作为分析谱线，尤其受Fe 249.772 nm 干扰较大；文献中加入钒作为内标元素，而大部分合金中本身含有钒，用钒做内标不合适。

目前 ICP–[**]ES 仪耐氢氟酸进样系统雾化效率得到有效提升，笔者采用盐酸 – 氢氟酸 – 硝酸溶解钛合金样品，操作简单，过程易控制，硼分析谱线采用受干扰较小的 208.889 nm，采用基体匹配法消除干扰。该方法快速、准确，可用于实际生产中钛合金样品中痕量硼的测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

  ICP–[**]ES 仪：Optima 8300 型，具备耐氢氟酸进样系统，分辨率为 0.007 nm（波长为 200 nm 时），测量波长为 165～782 nm，美国 Perkin Elmer 公司；

 盐酸、硫酸、氢氟酸、硝酸、盐酸、硫酸：优级纯；纯钛：纯度不小于 99.99% ；

 硼标准溶液：1 mg／mL，编号为 GSB G 62003–90，北京钢研纳克公司；

  钛合金试样：T[**]5（Ti-4[**]l-0.005B）（试料），西部超导有限责任公司；

  实验用水为二次去离子水（电 阻 率 大 于 1.0 MΩ · cm，25℃）。

1.2 仪器工作条件

  冷却气流量：20 L／min ；

 辅助气流量：0.2L／min ；

 溶液提升量：1.5 L／min ；

 分析波长：208.889 nm ；

 射频功率：1.3 kW ；

 雾化器压力：36.54 MPa ；

 积分时间：30 s ；

观测方式：垂直观测。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

  钛合金中硼含量较低，一般不高于 0.2%，因此在保证试样均匀的前提下，选择称样量为 0.50 g。称取同一钛合金试样 0.50 g，以盐酸 – 氢氟酸 – 硝酸混酸进行溶解，而后移入 100 mL 聚乙烯容量瓶中待测。

1.3.2 标准工作曲线的绘制

称 取 0.50 g 系 列 纯 钛 基 体，溶 解 冷 却 后 移 入100 mL 聚乙烯容量瓶中，分别加入不同体积的硼标准溶液，制成系列标准工作溶液 [**] 与 B，见表 1。测定系列标准工作溶液 [**]，B 中硼元素的谱线强度，以溶液中硼的含量（x，%）为自变量、光发射强度（y）为因变量进行线性回归，计算线性方程和相关系数。

2 结果与讨论

2.1 溶样酸的选择

硫酸 – 硝酸、氢氟酸 – 硝酸和盐酸 – 氢氟酸 –硝酸是钛及钛合金常规溶解的 3 种混酸溶剂，试验中称取钛合金试样 T[**]5（Ti-4[**]l-0.005B）的屑状样品 0.50 g，分别用上述 3 种溶剂进行溶解，溶解过程及现象见表 2。由表 2 可知，采用硫酸 – 硝酸溶解钛合金需高温加热，溶解过程中钛基体容易水解生成沉淀，溶解过程不易控制，若样品中含有硅元素，则硅极易脱水转化成不溶于硫酸的物质，导致硅的测定结果偏低，所得消解液不宜用于硅的测定。此外硫酸会对各元素谱线发射强度产生明显的抑制作用；采用氢氟酸 – 硝酸溶解钛合金，反应过程过于剧烈，容易造成 BF₃ 挥发损失，导致硼的测定结果偏低。采用盐酸 – 氢氟酸 – 硝酸可以较好的溶解钛合金样品。

2.2 分析谱线的确定

  按照 1.3 实验方法，配制基体溶液与接近硼元素测定上、下限对应浓度的单元素标准溶液，在 1.2仪器工作条件下进行测定，获得单元素标准溶液在预先选择的所有分析谱线下的光谱图，按照信噪比高、灵敏度适中、受干扰程度小的原则筛选出硼元素的最佳分析谱线，结果见表 3。由表 3 可知，B 208.889 nm 谱线作为分析波长相对比较理想。

2.3 基体干扰及校正

  分别配制不含钛基体与含 0.50 g 钛基体的标准溶液，以 ICP–[**]ES 法测量硼元素的谱线强度，测定结果见表 4。

由表 4 可知，在 4 条分析谱线下，不含钛和含有0.50 g 钛的基体，硼的发射强度相差明显，说明基体对待测元素测定结果存在不同程度的影响。因此要实现待测元素的准确测定，应进行空白试验且在绘制标准工作曲线时进行基体匹配，消除其它共存元素的影响。此外，溶解样品的条件及酸的用量也应尽量保持一致。

2.4 线性方程、线性范围与定量限

  ICP–[**]ES 法检测过程中，待测元素的定量下限与试样的称取量有密切关系。为使元素定量下限能满足测定要求，需要进行定量下限试验。分别称取 0.50 g 纯钛，溶解定容后，在不同标准工作曲线下连续测定试样空白溶液 11 次，计算得硼元素测定结果的标准偏差，以 10 倍标准偏差作为硼元素定量下限，将元素定量下限与测定范围下限进行比较，结果见表 5。结果表明，该方法定量下限较低，能够满足测定要求。

2.5 精密度试验

将钛合金样品按照 1.3 实验方法处理后，在 1.2仪器工作条件下连续测定 11 次，取平均值，结果见表 6。由表 6 可知，测定结果的相对标准偏差均不大于 3.0%，说明该方法精密度较好。

2.6 加标回收试验

  向钛合金样品中定量加入硼标准溶液，然后进行加标回收试验，结果见表 7。由表 7 可知，各样品加标回收率为 95.00%～102.50%，说明该方法测定结果准确、可靠。

3 结语

  采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钛合金中的硼含量，盐酸 – 氢氟酸 – 硝酸是钛合金样品较理想的混酸溶剂，通过谱线干扰试验确定出硼元素的最佳分析谱线为 208.889 nm，采用基体匹配法消除了基体干扰。在优化条件下对钛合金样品进行测定，线性好，检出限低，测量精密度、准确度满足分析要求。该方法快速、准确，可用于实际生产过程钛合金样品中痕量硼的测定。