金屬材料成分分析的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王偉

摘 要：本文介紹了金屬材料成分分析的發(fā)展背景，并分析金屬材料成分分析重要性，然后詳細(xì)介紹金屬成分分析的傳統(tǒng)方法和新方法，并根據(jù)金屬材料分析方法發(fā)展現(xiàn)狀分析其發(fā)展趨勢，最后對全文進(jìn)行總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：金屬材料 成分分析 重要性 分析方法 發(fā)展趨勢

1 概述

國家建設(shè)與金屬材料密不可分，隨著科技的發(fā)展，金屬材料的分析方法也在不斷改進(jìn)，從最初被應(yīng)用的傳統(tǒng)方法到如今的最新技術(shù)。由于金屬材料可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)不同行業(yè)，因此，社會(huì)對其的需求量也在不斷增長。隨著不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，一些新型復(fù)合金屬材料應(yīng)運(yùn)而生，對它們進(jìn)行成分分析，才能更全面的了解其特性，同時(shí)也能為以后開發(fā)更加新型的材料奠定基礎(chǔ)。

2 金屬材料成分分析的重要性

2.1 有利于了解金屬材料的性能成因

金屬材料成分分析的最重要意義，在于通過分析有利于了解金屬材料的性能成因，并通過多種材料分析總結(jié)規(guī)律。金屬材料顯微組織的五大要素—晶粒類型、形狀、大小、相對數(shù)量和相對分布對金屬材料的性能有重大影響。決定金屬材料顯微組織中各種晶粒相對數(shù)量的主要因素在于不同成分的金屬材料在其原子結(jié)構(gòu)、原子之間的結(jié)合鍵和晶體結(jié)構(gòu)等方面存在巨大的差異，從而對其性能產(chǎn)生大的影響。

2.2有利于合理選擇金屬材料加工方法

金屬材料的成分有利于合理選擇金屬材料的加工方法，這是因?yàn)樵诖_定了金屬材料的化學(xué)成分后，可以對其性能和加工要求有詳細(xì)的了解，進(jìn)而通過經(jīng)驗(yàn)和理論知識確定最合理的材料加工方法。合理的加工方法對于金屬制造會(huì)起到事半功倍的效果，且可以在最大程度上保證金屬材料性能。因此，通過對金屬材料進(jìn)行精準(zhǔn)的懲成分分析才能更好的了解其成分組成和基本特性，并由此確定采用哪一種加工方法。

3 金屬材料成分分析的傳統(tǒng)方法

3.1 分光光度法

金屬材料成分分析的傳統(tǒng)方法中最常見的是分光光度法，是一種根據(jù)Lambert（朗伯）-Beer（比爾）定律，通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強(qiáng)度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。采用的檢測儀器為紫外分光光度計(jì)，可見分光光度計(jì)（或比色計(jì)）、紅外分光光度計(jì)或原子吸收分光光度計(jì)。在分光光度計(jì)中，將不同波長的光連續(xù)地照射到一定濃度的樣品溶液時(shí)，便可得到與不同波長相對應(yīng)的吸收強(qiáng)度。如以波長（λ） 為橫坐標(biāo)，吸收強(qiáng)度（A）為縱坐標(biāo)，就可繪出該物質(zhì)的吸收光譜曲線。通過該曲線便可對物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的定性、定量分析。

3.2 滴定分析法

滴定分析法，又稱為容量分析法。其原理是將已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液， 滴加到被測溶液中。加到標(biāo)準(zhǔn)溶液中），直到所加的標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測物質(zhì)按化學(xué)計(jì)量關(guān)系定量反應(yīng)為止，然后測量標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和所消耗的體積， 算出待測物質(zhì)的含量。這種分析方法簡便快捷，現(xiàn)在仍有一定通用性，實(shí)驗(yàn)表明改方法的分析結(jié)果與理論值相符。

4 金屬材料成分分析新方法

4.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

該方法是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的無機(jī)元素和同位素分析測試技術(shù)，它以獨(dú)特的接口技術(shù)將電感耦合等離子體的高溫電離特性與質(zhì)譜計(jì)的靈敏快速掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成一種高靈敏度的分析技術(shù)。主要用于金屬材料中的稀有金屬、貴金屬、難熔金屬和稀土金屬進(jìn)行測量。這種方法具有相當(dāng)高的靈敏度， 速度快、譜線簡單，所以應(yīng)用起來準(zhǔn)確度高，但使用成本也相對較高，所以只在上述特殊金屬中采用。

4.2 激光誘導(dǎo)等離子體光譜法

金屬材料成分分析的新方法包括激光誘導(dǎo)等離子體光譜法，其也是近幾年才被發(fā)明的新方法。特點(diǎn)是檢測設(shè)備簡單，操作方便，成本較低，可以同時(shí)測量多種元素，便于提高效率，常用來測量不銹鋼鐘的微量元素。唯一的不足之處就是適用范圍較窄。

4.3 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

該方法也是一種新型的原子發(fā)射光譜法，其原理為利用金屬元素受到激發(fā)而產(chǎn)生電子躍遷，在譜線上表現(xiàn)出一定強(qiáng)度而進(jìn)行測量的方法，測量范圍較廣且靈敏度高。電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法是一種發(fā)展比較完善的測量方法， 不僅保證了測量的高靈敏度，而且也保證了應(yīng)用范圍的廣泛性。

4.4 石墨爐原子吸收法

石墨爐原子吸收法是利用石墨材料制成管、杯等形狀的原子化器，用電流加熱原子化進(jìn)行原子吸收分析的方法。由于樣品全部參加原子化，并且避免了原子濃度在火焰氣體中的稀釋，分析靈敏度得到了顯著的提高。該法用于測定痕量金屬元素，在性能上比其他許多方法好，并能用于少量樣品的分析和固體樣品直接分析。因而其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

5 金屬材料分析方法的發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展，更多更復(fù)雜的金屬材料正在被研發(fā)，對于這些材料的成分分析，傳統(tǒng)方法因?yàn)楦鞣N原因已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們的要求。為了更好的對這些新型復(fù)雜材料進(jìn)行成分分析，只有開發(fā)出與時(shí)俱進(jìn)的新方法才能滿足人們科研的需求，越來越多的現(xiàn)代分析法防隨之應(yīng)運(yùn)而生。這些新方法更加專注于材料成分、結(jié)構(gòu)、缺陷等的分析。同時(shí)， 更多的分析檢測儀器也被不斷的研究出來，從而使一些新方法的實(shí)施成為了可能。在這樣的發(fā)展趨勢之下，金屬材料的分析方法朝著準(zhǔn)確、高效的方向發(fā)展， 也就是操作上要不斷簡捷方便，測量結(jié)果上靈敏度、準(zhǔn)確度也要加強(qiáng)。

結(jié) 語

綜上所述，金屬材料成分分析對金屬其性能研究和改善影響重大，可以通過準(zhǔn)確的成分分析并采取相應(yīng)的改善措施來提高金屬材料的性能。本文主要分析金屬材料成分分析的方法，主要從傳統(tǒng)分析方法和新方法兩個(gè)方面來介紹， 可以看到現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)在分析方法中得到應(yīng)用，不僅提高了金屬材料成分分析的效率，而且從多個(gè)角度提高了金屬材料成分分析的準(zhǔn)確性。金屬材料分析方法還是存在一些局限性，需要通過不斷探索來改善，所以本文還分析了金屬材料成分分析的發(fā)展趨勢，可見發(fā)展方向從主要從準(zhǔn)確性和效率兩個(gè)方面展開， 方法則是利用現(xiàn)代技術(shù)，不斷將更新的科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用到金屬材料成分分析中去。

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