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金屬材料成分分析檢測方法有哪些

發(fā)布時(shí)間：2022-04-13 231

　　金屬材料廣泛運(yùn)用于航空、機(jī)械、計(jì)算機(jī)硬件等領(lǐng)域。一般來說，金屬分為純金屬、合金、特種金屬等種類，但隨著各行業(yè)對金屬材料的需求不斷增長，還有更復(fù)雜的材料運(yùn)用。如何分析金屬成分組成，才能更好地了解其性能，以及將其更好地運(yùn)用到產(chǎn)品中。

　　自然界中大約有70多種金屬，其中常見的有鐵、銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉛、鋅等。而合金是指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬結(jié)合而成，具有金屬特性的材料。常見的合金有鐵和碳所組成的鋼合金；鐵、鉻、鎳組成的不銹鋼；銅和鋅所形成的黃銅等。

　　那么金屬材料分析測試方法有哪些呢？金屬材料的成分分析測試方法在不斷發(fā)展，效率和準(zhǔn)確度也在不斷提高。其不同測試方法的原理及特點(diǎn)有以下方面。

　　1、分光光度法。分光光度法是一種對金屬元素進(jìn)行定量分析的方法，通過測定被測物質(zhì)的特定波長范圍內(nèi)的吸光度和發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。其特點(diǎn)是應(yīng)用廣泛、靈敏度高、選擇性好，準(zhǔn)確度高、分析成本低等，但缺點(diǎn)是一次只能分析一個(gè)元素。檢測儀器包括紫外分光光度計(jì)、可見光光度計(jì)，紅外分光光度計(jì)。

　　2、滴定法。滴定法主要原理是采用一種標(biāo)準(zhǔn)濃度的試驗(yàn)試劑對溶液中所包含的金屬成分進(jìn)行測試，等金屬中成分與試劑充分反應(yīng)后，就可以使其達(dá)到最終的滴定終點(diǎn)。此方法適用于含量在1%以上各種物質(zhì)的測試。但主要缺點(diǎn)是效率較低。

　　3、原子光譜分析法。原子光譜分析法可以分為原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法，屬于傳統(tǒng)的金屬材料成分分析的技術(shù)。

　　原子吸收光譜法的原理是通過氣態(tài)狀態(tài)下基態(tài)原子的外層電子對可見光和紫外線的相對應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來定量分析被測元素含量。該方法適用于氣態(tài)原子吸收光輻射，具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、選擇性強(qiáng)、分析范圍廣及精密度高等優(yōu)點(diǎn)。

　　但缺點(diǎn)是不能同時(shí)分析多種元素，對難溶元素測定時(shí)靈敏度不高，在測量一些復(fù)雜樣品時(shí)效果不佳。

　　原子發(fā)射光譜法的原理是利用各元素離子或原子在電或熱激發(fā)下具有發(fā)射出特殊電磁輻射的特性。

　　該法使用發(fā)射物來進(jìn)行定性定量分析元素，還能同時(shí)測試多種元素，消耗較少的樣品即可達(dá)到測量目的，檢測結(jié)果也能較快得出，一般檢測整批樣品時(shí)采用該方法，但其缺點(diǎn)是精確度較低，只能分析金屬材料的成分，對于大多數(shù)非金屬成分不具備分析作用。

　　4、X射線熒光光譜法。X射線熒光光譜法經(jīng)常用來測定金屬元素，是一種常見的金屬材料成分分析測定方法。其測試原理是利用基態(tài)的原子在沒有被激發(fā)狀態(tài)下會(huì)處于低能態(tài)，當(dāng)被一定頻率的輻射線激發(fā)就會(huì)變成高能態(tài)，高能狀態(tài)下則會(huì)發(fā)射熒光，這種熒光的波長較為特殊，因此測定出這些X射線熒光光譜線的波長就可以測定出樣品的元素種類。

　　把標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜線強(qiáng)度作為參照比較被測樣品的譜線，即可以測出元素的含量。該方法是定性半定量的方法，在金屬成分分析中通常作為大概含量的確定。

　　5、電感耦合等離子體光譜法。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是目前使用最廣泛的方法。原理是利用金屬元素受到激發(fā)而產(chǎn)生電子躍遷，此躍遷會(huì)在譜線上表現(xiàn)出一定強(qiáng)度，然后進(jìn)行測定元素及含量，優(yōu)點(diǎn)是測試范圍廣且靈敏度高，分析速度快，準(zhǔn)確度高，還可以在一條標(biāo)線下成批量樣品測試，并同時(shí)測試多個(gè)元素。

　　6、火花直讀光譜法?；鸹ㄖ弊x光譜儀是用電弧（或火花）的高溫使樣品中各元素從固態(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長，用光柵分光后，成為按波長排列的“光譜”，這些元素的特征光譜線通過出射狹縫，射入各自的光電倍增管，光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)儀器的控制測量系統(tǒng)將電信號(hào)積分并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，再由計(jì)算機(jī)處理，測試出各元素的百分含量。

　　該法準(zhǔn)確度高，多元素同時(shí)進(jìn)行分析，在一次激發(fā)和分析中同時(shí)獲得幾十種元素的定性和定量分析結(jié)果。簡單易行，分析速度快，可在20秒內(nèi)同時(shí)測量合金鋼或有色合金的幾十種元素含量，實(shí)時(shí)分析。對昂貴的化學(xué)試劑或特種輔料消耗較少。可以直接對固體樣品進(jìn)行測試。而最大的缺點(diǎn)是對樣品形狀尺寸有一定要求。

　　7、碳硫分析。金屬材料中尤其是鋼材類金屬中，碳元素和硫元素是主要的測試元素，但上面介紹的方法都不能直接對碳元素和硫元素的精確定量。對此，碳、硫元素可采用碳硫分析儀進(jìn)行測試。

　　試樣中的碳、硫在充足氧氣條件下的高溫加熱，氧化為二氧化碳、二氧化硫氣體。這些氣體經(jīng)處理后進(jìn)入相應(yīng)的吸收池，對相應(yīng)的紅外輻射進(jìn)行吸收，由探測器轉(zhuǎn)發(fā)為信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理輸出結(jié)果。該方法優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、快速、靈敏度高，且高低碳硫含量均可使用。

　　8、氧氮分析。氧氮分析法是利用氧氮分析儀在惰性氣氛下，通過脈沖加熱分解試樣，由紅外檢測器和熱導(dǎo)檢測器分別測定各種鋼鐵、有色金屬和新型材料中氧、氮的含量。優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，檢出限低等。

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