各種金屬材料成分分析方法現(xiàn)狀與趨勢

摘要：用于金屬材料成分分析的方法比較多，當(dāng)金屬材料類型不同時，通常需要的分析方法也會有差異。本文對最近幾年來經(jīng)常用到的傳統(tǒng)的金屬材料分析方法進行綜述。并簡要介紹最新的分析方法及金屬材料分析技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：金屬材料 金屬成分 分析方法

中圖分類號；TGI 文獻標(biāo)識碼；A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0143-01

引言

金屬材料包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括航空、機械、計算機硬件等領(lǐng)域。隨著各行業(yè)對金屬材料的需求不斷增長，一些復(fù)雜的金屬材料應(yīng)運而生。這些高端而復(fù)雜的金屬材料通常具有比較優(yōu)良的性能，而對這些金屬材料的成分進行表征分析，可以深入了解材料的組成元素及其內(nèi)部構(gòu)造，可以為我們更好地去研發(fā)設(shè)計復(fù)雜的金屬材料提，供依據(jù)。由于各種分析方法眾多，在表征金屬材料的成分時選擇有效的分析方法就顯得格外重要，而這正需要我們對各種金屬材料成分分析方法的特點了然如胸。下面從三方面對國內(nèi)外常用和新發(fā)展的分析方法進行綜述，并總結(jié)其發(fā)展趨勢。

1金屬材料成分分析傳統(tǒng)方法

自從金屬材料開始應(yīng)用在人類社會的生產(chǎn)實踐中以來，人們就一直在尋找各種途徑與方法對這些金屬材料進行深入的了解與認(rèn)識。隨著人類社會的進步，金屬材料的分析方法也發(fā)生了巨大變化，在這其中有傳統(tǒng)的分析方法也有最新發(fā)展起來的分析方法。傳統(tǒng)的金屬成分分析方法包括分光光度法、滴定法、原子發(fā)射光譜法和吸收光譜法、x射線熒光光譜法、電化學(xué)分析法以及上述方法的一些聯(lián)用分析技術(shù)及方法。下面對其一一進行介紹分析。

1.1分光光度法.

分光光度法是基于Lambert-Beer定律而對金屬元素進行定量分析與表征的分析方法。在分光光度法中，會用到不同波長的光，并將其連續(xù)射入含有金屬離子的溶液中，與此同時會得到不同波長所對應(yīng)的吸收強度，如果以吸收強度(A)為縱坐標(biāo)，波長(入)為橫坐標(biāo)，我們就可以繪出該金屬離子的吸收光譜曲線，通過這一曲線就可以對溶液中的金屬離子進行定量分析，得到其濃度和含量。但是在利用該方法時，需要選擇合適的顯色劑。李在均等人合成了用于測定鋁合金中微量銅的對氯偶氮安替比林。這一顯色劑的使用得到了比較好的分析效果。

1.2滴定分析法

滴定法是一種傳統(tǒng)的金屬材料成分分析方法，指的是用一種具有標(biāo)準(zhǔn)濃度的試劑去測量含有金屬離子溶液中的金屬離子含量。當(dāng)金屬離子與標(biāo)準(zhǔn)試劑反應(yīng)完全后，即達(dá)到滴定終點。滴定終點是標(biāo)準(zhǔn)試劑與待測金屬離子恰好完全反應(yīng)時的化學(xué)計量點。這種分析方法簡便快捷，現(xiàn)在仍有一定通用性。張會兵等人口介紹了一種用于測量海綿鐵中金屬鐵元素含量的方法，他們用的是滴定方法中的一種：重鉻酸鉀一三氯化鐵容量法，分析結(jié)果與理論值相符。

1.3原子光譜分析法

1.3.1原子發(fā)射光譜法

原子發(fā)射光譜法(AES：atomic emis-sion spectrometry)指的是依據(jù)元素的原子或離子在一定條件下受到激發(fā)后而會向外發(fā)_出具有一定特征的光譜線，并利用該光譜線對金屬材料進行定量分析的一種方法。原子發(fā)射光譜法在光譜分析方法的各個分支中是屬于比較傳統(tǒng)的一直，這一方法可以用來分析金屬材料中的硫碳等元素，效果較好。

1.3.2原子吸收光譜法

原子吸收光譜法(ABS：atomic absorp-tion sPectrometry)是根據(jù)處于氣態(tài)的基態(tài)原子的外層電子對可見光和紫外光之間的譜線進行吸收，然后對此吸收強度進行分析以定量得出金屬成分的一種分析方法，其中火焰原子吸收光譜法是目前比較常用的一種原子吸收光譜法。

1.4x射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法是一種利用金屬元素外層高能電子在做減速運動時或金屬原子內(nèi)層電子在進行躍迂時所產(chǎn)生電磁輻射波，然后金屬原子對此電磁輻射波進行吸收并發(fā)射出相應(yīng)的特征譜線的分析方法。由于x射線熒光光譜法的分析范圍比較廣，且可以對金屬材料的成分進行快捷的分析而得到了廣泛地使用。但該方法要求較高的樣品均一性，并受到基體效應(yīng)的影響，因而操作過程要求比較嚴(yán)格，通常需要進行一定程度地校正。

1.5電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法是一種利用了金屬材料的組成和含量與金屬材料的電化學(xué)性質(zhì)具有一定的關(guān)聯(lián)性而發(fā)展起來的金屬材料成分分析方法，這一方法的初衷是研究含有金屬材料的化學(xué)電池中所發(fā)生的一些現(xiàn)象。但由于用電化學(xué)分析方法對金屬材料的成分進行分析時的準(zhǔn)確度較低，且操作起來不方便，受外界環(huán)境的影響較大，現(xiàn)已較少運用。

2金屬材料成分分析新方法

以上幾種傳統(tǒng)的分析方法由于精確度有待提高，前人在此基礎(chǔ)上發(fā)展了如下的幾種新方法。

2.1電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法是最近發(fā)展起來的一種最靈敏的元素分析方法，現(xiàn)在主要用于痕量和微量元素的定量測定，比如對金屬材料中的稀有金屬、貴金屬、難熔金屬和稀土金屬進行測量。

2.2激光誘導(dǎo)等離子體光譜法

該方法是最近才發(fā)展起來的一種原子發(fā)射光譜法，其裝置構(gòu)造簡單，便于操作，可以對金屬材料中的多種元素進行同時測量，提高了測量效率，并可以滿足在線測量分析的需要，這一方法可以用來測量不銹鋼中的微量元素。

2.3電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法也是一種新型的原子發(fā)射光譜法，是指利用金屬元素受到激發(fā)而產(chǎn)生電子躍遷，此躍遷會在譜線上表現(xiàn)出一定強度而進行測量的方法，其測量范圍較廣且靈敏度高。

2.4石墨爐原子吸收法

該方法是一種新型的原子吸收分析法，共分析速度快，操作簡便。這一方法可以用來測量航空材料銅合金中的微量元素——鉛，并且所得結(jié)果與常規(guī)方法測量結(jié)果基本一致。

3金屬材料分析方法的發(fā)展趨勢

隨著金屬材料的復(fù)雜性越來越強，各種痕量元素的快速與簡便測量變得愈加重要，而現(xiàn)有的一些傳統(tǒng)方法由于操作復(fù)雜，靈敏度不高和受外部環(huán)境影響較大已漸漸少用。據(jù)此分析，金屬材料的分析方法也會朝著快捷、方便、高精度地方向發(fā)展。

4結(jié)語

本文對金屬材料成分分析方法進行了綜述，包括傳統(tǒng)與新型的分析方法，對比了兩大類型方法的使用特點，并在分析的基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)的研究經(jīng)驗，總結(jié)出了金屬材料分析方法的發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1]李在均，侯永根，潘教麥.對氯偶氮安替比林與銅顯色反應(yīng)的研究及應(yīng)用[J].冶金分析.2004，24(3)：8～11.

[2]張會兵，楊宗祥，杜延福.三氯化鐵一重鉻酸鉀容量法快速測定海綿鐵中金屬鐵量[J].山東冶金.2006，28(3)；40-41.