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      金屬材料成分檢測8種方法
      發布日期:2020-2-12 10:39:17 【大】【中】【小】【關閉窗口】

      金屬材料包括純金屬、合金、特種金屬等,可以廣泛應用于各個領域,包括航空、機械、計算機硬件等領域。隨著各行業對金屬材料的需求不斷增長,一些復雜的材料應運而生。金屬的成分組成是決定材料性能的主要因素,了解金屬成分及性能,才能更好的將材料應用到產品中。

      在生產活動中,我們經常要面對兩個問題,一是金屬是什么材質,另一個是某個金屬材料是否符合想要的材料要求。通過對金屬材料的成分進行分析,可以了解材料的成分,從而對產品質量進行監控,對于出現問題的產品進行分析,還可以分析原因,消除隱患。


      金屬材料分析相關知識

      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合而成,具有金屬特性的材料。常見的合金如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。

      金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。

      黑色金屬又稱鋼鐵材料,包含純鐵,含碳 2%~4%的鑄鐵,含碳小于 2%的碳鋼,以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

      鐵是地球上最豐富且價廉的金屬元素,幾乎是所有的產業不可欠缺的基礎素材。從冰箱、廚具、洗衣機、汽車、鐵道、電車、鐵橋、船舶、電塔、樓宇、廠房、機械無不充斥著它的身影。

      有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金,通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。合金的強度和硬度一般比純金屬高,并且電阻大、電阻溫度系數小,具有良好的綜合機械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鈦合金、鋅合金等。作為結構材料和功能材料廣泛應用于機械制造業、建筑業、電子工業、航空航天、核能利用等領域。


      金屬材料分析測試方法

      金屬材料的成分分析測試方法不斷的發展,由傳統的滴定法、分光光度法不斷發展到新型的測試方法,如等離子體發射光譜法,火花直讀光譜法等,由傳統一個一個元素測試,到現在可以同時測試多個元素,效率和準確度不斷提高。其不同測試方法的原理及特點如下:

      1.分光光度法

      分光光度法是一種對金屬元素進行定量分析的分析方法,通過測定被測物質的特定波長范圍內的吸光度和發光強度,對該物質進行定性和定量分析的方法。具有應用廣泛、靈敏度高、選擇性好,準確度高、分析成本低等特點,缺點是一次只能分析一個元素。檢測儀器包括紫外分光光度計、可見光光度計,紅外分光光度計。

      2.滴定法

      滴定法是用一種標準濃度的試驗試劑對溶液中所包含的金屬成分進行測試,在金屬中成分與試劑充分反應后,就可以使其達到最終的滴定終點。該方法適用于含量在1%以上各種物質的測試。此方法主要缺點是效率不高。

      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射光譜法,是一種傳統的分析金屬材料成分的技術,原子吸收光譜法的原理是通過氣態狀態下基態原子的外層電子對可見光和紫外線的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量分析被測元素含量。該方法特別適合對氣態原子吸收光輻射,具有靈敏度高、抗干擾能力強、選擇性強、分析范圍廣及精密度高等優點。但也有缺陷,不能同時分析多種元素,對難溶元素測定時靈敏度不高,在測量一些復雜樣品時效果不佳。

      原子發射光譜法的原理是通過各元素離子或原子在電或熱激發下具有發射出特殊電磁輻射的特性。該法使用發射物來進行定性定量分析元素,可以同時測試多種元素,消耗較少的樣品就可以達到測量目的,同時還可以較快的得到測得結果,一般檢測整批樣品時采用該方法,但較差的精確度是其致命的缺點,且只能分析金屬材料的成分,對于大多數非金屬成分束手無策。

      4.X射線熒光光譜法

      X射線熒光光譜法大多數用來測定金屬元素,也是一種常見的金屬材料成分測定方法。其測試原理是:基態的原子在沒有被激發狀態下會處于低能態,而一旦被一定頻率的輻射線激發就會變成高能態,高能狀態下會發射熒光,這種熒光的波長非常特殊,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。把標準樣品的譜線強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,在金屬成分分析中主要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射光譜法是當前使用最廣泛的方法。其原理是利用金屬元素受到激發而產生電子躍遷,此躍遷會在譜線上表現出一定強度而進行測定元素及含量,測試范圍廣且靈敏度高,分析速度快,準確度高,可以在一條標線下成批量樣品測試,及同時測試多個元素。

      6.火花直讀光譜法

      火花直讀光譜儀是用電。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分懈髟貜墓虘B直接氣化并被激發而發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,光信號變成電信號,經儀器的控制測量系統將電信號積分并進行模/數轉換,然后由計算機處理,測試出各元素的百分含量。該法準確度高,可進行多元素同時分析,在一次激發和分析中同時獲得幾十種元素的定性和定量分析結果。簡單易行,分析速度快,可在20秒內同時測量合金鋼或有色合金的幾十種元素含量,實時分析。不消耗昂貴的化學試劑或特種輔料?梢灾苯訉腆w樣品進行測試。缺點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,而以上的方法都不能直接對碳元素和硫元素的精確定量。因此,碳、硫元素需要用碳硫分析儀進行測試。試樣中的碳、硫經過富氧條件下的高溫加熱,氧化為二氧化碳、二氧化硫氣體。該氣體經處理后進入相應的吸收池,對相應的紅外輻射進行吸收,由探測器轉發為信號,經計算機處理輸出結果。此方法具有準確、快速、靈敏度高的特點,高低碳硫含量均可使用。

      8.氧氮分析

      氧氮分析儀是通過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。具有準確度高,檢出限低等特點。



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