各種金屬材料成分分析方法現(xiàn)狀與趨勢(shì)

朱建軍

摘??要：金屬材料成分分析方法多種多樣，金屬材料的分析方法因材而異。本文對(duì)金屬材料的發(fā)展背景進(jìn)行了介紹，并且對(duì)常見的傳統(tǒng)金屬材料分析的傳統(tǒng)方法和新方法進(jìn)行了論述，對(duì)金屬材料分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：金屬材料;成分分析;方法;現(xiàn)狀;趨勢(shì)

1.引言

金屬材料涉及領(lǐng)域廣泛，大類包括純金屬、合金、金屬間化合物以及特種材料等，在航空航天、現(xiàn)代機(jī)械等方面發(fā)揮著極其重要的作用。金屬材料的發(fā)展對(duì)國家發(fā)展、國防建設(shè)有著十分重要的作用，因此，社會(huì)對(duì)其需求量在不斷增長(zhǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及行業(yè)發(fā)展的要求，各種復(fù)雜的金屬材料應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)，金屬材料分析方法也隨之不斷發(fā)展，從傳統(tǒng)方法到現(xiàn)今多種多樣的分析技術(shù)，通過對(duì)金屬材料的成分分析，全面了解金屬材料的性能和內(nèi)部構(gòu)造，方便金屬材料的設(shè)計(jì)研發(fā)。

2.金屬材料成分分析的重要性

2.1?對(duì)金屬材料的性能成因有深入的了解

金屬材料成分分析可以幫助了解金屬材料表征特性的成因，并且能夠在大量分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)金屬特性的規(guī)律，為以后設(shè)計(jì)研發(fā)更加復(fù)雜的金屬材料提供理論依據(jù)。金屬材料性能從微觀上有五個(gè)十分重要的影響因素，分別是金屬晶粒的類型、大小、數(shù)量、分布以及形狀。由于金屬材料微觀組織上的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)以及原子間的結(jié)合鍵存在很大的不同，在宏觀上表現(xiàn)為金屬材料性能的差異。

2.2?為金屬材料加工方法的合理選擇提供依據(jù)

對(duì)金屬材料的化學(xué)成分進(jìn)行分析之后，能夠更好地了解分析金屬的成分組成和基本特性，充分了解其性質(zhì)，然后結(jié)合相關(guān)理論和工作經(jīng)驗(yàn)確定合適的材料加工方法，來保證金屬材料性能表達(dá)的最大化，達(dá)到事倍功半的金屬制造效果。所以說，金屬材料成分分析能夠幫助選擇合適的金屬材料加工方法。

2.3?為金屬材料熱處理方法及設(shè)備的選擇提供依據(jù)

為了使金屬材料的性能得到充分的發(fā)揮，需要在完成金屬材料加工之后，對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理，同時(shí)，還能夠?qū)ιa(chǎn)過程中產(chǎn)生的組織缺陷進(jìn)行消除。然而，熱處理的方式及工藝控制參數(shù)的確定需要有一定的科學(xué)依據(jù)，要根據(jù)金屬材料的成分來確定熱處理方法和設(shè)備。

2.4?保證金屬材料應(yīng)用的安全和經(jīng)濟(jì)

金屬材料成分分析有利于金屬材料性能的充分發(fā)揮，達(dá)到人們預(yù)期的使用效果，同時(shí)能夠合理搭配金屬的組成成分，降低金屬制造成本，達(dá)到效益的最大化。

3.傳統(tǒng)的金屬材料成分分析方法

3.1?分光光度法

最為常見的傳統(tǒng)金屬成分分析方法是分光光度法，這種方法是以朗伯-比爾定律為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。能夠?qū)饘僭剡M(jìn)行定量分析。分光光度法是利用不同波長(zhǎng)的光線，照射被測(cè)物質(zhì)離子溶液，通過對(duì)被測(cè)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光線的吸收強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，橫坐標(biāo)選取為波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)選取為吸收強(qiáng)度，能夠得到該物質(zhì)的光譜吸收曲線，從而對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定量分析。該分析方法需要運(yùn)用相關(guān)儀器，主要包括紫外分光光度計(jì)、紅外分光光度計(jì)、可見分光光度計(jì)以及原子吸收分光光度計(jì);而且需要選擇合適的顯色劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.2?容量分析法

容量分析法又叫做滴定分析法，是利用標(biāo)準(zhǔn)濃度的試劑來測(cè)量待測(cè)溶液金屬離子含量的方法。具體操作是，用一種能夠與待測(cè)溶液發(fā)生反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)液向待測(cè)溶液中進(jìn)行滴加，待其與待測(cè)溶液恰好完全反應(yīng)時(shí)為止，此時(shí)稱為到達(dá)滴定終點(diǎn)。此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測(cè)物質(zhì)滿足一定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，通過測(cè)量消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，利用化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的含量。這種方法通用性強(qiáng)，且操作簡(jiǎn)便，適用范圍廣。

3.3?原子光譜分析法

原子光譜分析法包括兩類，發(fā)射光譜法和吸收光譜法。原子發(fā)射光譜法是利用原子受到激發(fā)后能夠放射出相應(yīng)的光譜線，對(duì)于不同原子，其光譜線特征不同，從而可以判定相對(duì)應(yīng)的金屬材料。該方法能夠?qū)Χ喾N元素同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，而且分析速度快，樣品損耗少，但準(zhǔn)確度相對(duì)較低。而另一種方法是原子吸收光譜法。原子吸收光譜法利用處于氣態(tài)的基態(tài)原子的外層電子可以吸收可見光和紫外光之間的光譜線，通過對(duì)相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來對(duì)相應(yīng)元素的含量進(jìn)行分析。這種方法的靈敏度和精密度高、適用范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)，但不適合多種元素的同時(shí)檢測(cè)分析，因此對(duì)于復(fù)雜的樣品，分析難度較大。

3.4?X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法是利用處于高能態(tài)原子能夠輻射相應(yīng)特征波長(zhǎng)熒光的特點(diǎn)進(jìn)行元素分析的一種方法，元素種類可以通過檢測(cè)輻射出的X射線熒光譜線的波長(zhǎng)來確定，而元素含量能夠通過測(cè)得的譜線強(qiáng)度進(jìn)行確定。這一方法的適用范圍廣，在環(huán)境科學(xué)、生物制品、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域均有應(yīng)用，但該方法受到基體效應(yīng)的影響，對(duì)樣品的均一性要求較高。

4.新興金屬材料成分分析方法

新興的金屬材料成分分析方法包括石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法和激光誘導(dǎo)等離子體光譜等。其中，石墨爐原子吸收法分析速度快，靈敏度高，能夠?qū)ι倭繕悠愤M(jìn)行直接分析;電感耦合等離子體質(zhì)譜法是現(xiàn)代金屬材料成分分析方法中最為靈敏的元素分析法，但由于其使用成本較高，因此多用于對(duì)貴金屬、稀有金屬以及難熔金屬等進(jìn)行測(cè)量;激光誘導(dǎo)等離子體光譜的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行多種元素的同時(shí)檢測(cè)，但使用范圍受限。

5.結(jié)語

總而言之，金屬材料成分分析能夠促進(jìn)金屬性能的改善。金屬材料成分分析技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于提高金屬材料的性能，促進(jìn)金屬制品的發(fā)展具有重要意義。在本文中，通過金屬材料成分分析的傳統(tǒng)方法和新興方法的相關(guān)介紹可以看出，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得金屬材料成分分析的效率和精準(zhǔn)度得到了有效的提升。同時(shí)，我們也看到，金屬材料成分分析技術(shù)也存在很多不足，需要不斷發(fā)展和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛廣鵬.淺析金屬材料的分析方法[J].科技資訊，2012（25）：84.

[2]李大為.金屬材料成分分析方法現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2012（03）：28.