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金屬材料成分檢測方法有哪些

作者:互聯網 更新時間:2022-03-22 點擊數:

金屬材料廣泛運用于航空、機械、計算機硬件等領域。一般來說,金屬分為純金屬、合金、特種金屬等種類,但隨著各行業對金屬材料的需求不斷增長,還有更復雜的材料運用。如何分析金屬成分組成,才能更好地了解其性能,以及將其更好地運用到產品中。

 

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展,效率和準確度也在不斷提高。其不同測試方法的原理及特點有以下方面。

 

1、分光光度法。分光光度法是一種對金屬元素進行定量分析的方法,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,進而對該物質進行定性和定量分析。其特點是應用廣泛、靈敏度高、選擇性好,準確度高、分析成本低等,但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。滴定法主要原理是采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,等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。此方法適用于含量在1%以上各種物質的測試。但主要缺點是效率較低。

 

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射光譜法,屬于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。該方法適用于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。但缺點是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利用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,還能同時測試多種元素,消耗較少的樣品即可達到測量目的,檢測結果也能較快得出,一般檢測整批樣品時采用該方法,但其缺點是精確度較低,只能分析金屬材料的成分,對于大多數非金屬成分不具備分析作用。

 

4、X射線熒光光譜法。X射線熒光光譜法經常用來測定金屬元素,是一種常見的金屬材料成分測定方法。其測試原理是利用基態的原子在沒有被激發狀態下會處于低能態,當被一定頻率的輻射線激發就會變成高能態,高能狀態下則會發射熒光,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而產生電子躍遷,此躍遷會在譜線上表現出一定強度,然后進行測定元素及含量,優點是測試范圍廣且靈敏度高,分析速度快,準確度高,還可以在一條標線下成批量樣品測試,并同時測試多個元素。

 

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,光信號轉化成電信號,經儀器的控制測量系統將電信號積分并進行模/數轉換,再由計算機處理,測試出各元素的百分含量。該法準確度高,多元素同時進行分析,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。對昂貴的化學試劑或特種輔料消耗較少??梢灾苯訉腆w樣品進行測試。而最大的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,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。該方法優點是準確、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。優點是準確度高,檢出限低等。

 

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