金屬材料的分析方法
金屬材料的分析方法【1】
摘 要：金屬材料在計算機硬件、機械、航空等各個(gè)領(lǐng)域，都有著(zhù)非常廣泛的應用。
金屬材料涵蓋了各種特種金屬、金屬間化合物、合金及純金屬等等。
目前對金屬材料成分的分析，有著(zhù)各種各樣的方法，主要視金屬材料類(lèi)型而定。
本文著(zhù)重介紹了金屬材料分析方法中，常用的傳統的分析方法和幾種最新研制的分析方法，同時(shí)對未來(lái)的發(fā)展趨勢作了展望。
關(guān)鍵詞：分析方法 成分 金屬材料
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟文化的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域對金屬材料的需求也日益增加，正是在這個(gè)大環(huán)境下，一些高端和復雜的金屬材料開(kāi)始不斷的涌入市場(chǎng)。
這些金屬材料的特點(diǎn)是性能優(yōu)良、應用廣泛。
如果從表征上分析金屬材料的成分，能夠對其內部構造和組成元素深入了解，因而得出科學(xué)的依據，幫助我們開(kāi)發(fā)和研制更為復雜的金屬材料。
目前各種分析方法五花八門(mén)、良莠不齊，選擇合適的分析方法至關(guān)重要，這就要求我們詳細了解和掌握金屬材料的成分，本文從三個(gè)方面介紹了國內外常用的和最新的分析方法，同時(shí)對金屬材料分析方法未來(lái)發(fā)展趨勢作了展望。
1 傳統分析方法
迄今為止，金屬材料已經(jīng)廣泛的應用于生產(chǎn)和社會(huì )實(shí)踐中，人們也在想方設法的認識和掌握金屬材料的成分，所以對金屬材料的分析方法也在不斷更新和變化，下面就一一介紹各種分析方法。
1。1 分光光度法
主要是根據Lambert—Beer定律，來(lái)定量分析金屬元素表征的方法，其原理是利用不同波長(cháng)的光，通過(guò)在含金屬溶液中的連續折射，產(chǎn)生不同的吸收強度，利用橫縱坐標，繪出吸收光譜曲線(xiàn)，我們在定量分析溶液中的金屬離子，進(jìn)而計算出含量和濃度。
值得一提的是，此方法在運用時(shí)，顯色劑的選擇至關(guān)重要。
通過(guò)實(shí)驗，證明顯色劑采用氯偶氮安替比林，分析效果比較顯著(zhù)。
1。2 滴定分析法
和其他方法相比，這種方法比較傳統，應用原理是采用標準濃度的試劑，對金屬離子含量進(jìn)行測定，待完全反應后，即達到滴定終點(diǎn)，這個(gè)化學(xué)計量點(diǎn)恰恰是待測金屬離子和標準試劑完全反應的那個(gè)點(diǎn)。
這種方法非常通用，即便捷又簡(jiǎn)單。
1。3 原子光譜分析法
�。�1）原子吸收光譜法。
其原理是基態(tài)原子的外圍電子吸收紫外光和可見(jiàn)光之間的譜線(xiàn)，并分析吸收強度，最終得出定量分析金屬材料成分的方法，目前應用比較廣泛的是火焰原子吸收光譜法。
�。�2）原子發(fā)射光譜法。
其原理是在一定條件下，元素的離子或原子受激發(fā)，會(huì )產(chǎn)生光譜線(xiàn)，這種光譜線(xiàn)具有一定的特征，由內向外發(fā)射，利用該光譜線(xiàn)，來(lái)定量分析金屬材料的方法。
這種方法在對硫碳等金屬材料的分析上，效果比較顯著(zhù)。
1。4 射線(xiàn)熒光光譜法
其原理是是利用金屬原子吸收金屬原子內層電子躍遷或外層電子減速運動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電磁輻射波，并對相應的特征譜線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射的分析方法。
此方法具有非常廣泛的應用范圍，因其簡(jiǎn)單和快捷，使用比較普遍。
但因為受到基體效應的影響，使該方法對樣品的均一性要求較高，所以在一定程度上需要不斷的校正，有比較嚴格的操作要求。
1。5 電化學(xué)分析法
其原理是利用金屬材料的電化學(xué)性質(zhì)與金屬材料的含量及組成有著(zhù)密切的相關(guān)性，進(jìn)而演變和發(fā)展成分析金屬材料成分的方法。
此方法的缺點(diǎn)是操作不方便，同時(shí)受外界環(huán)境影響較大，分析金屬材料成分時(shí)具有較低的準確度，目前運用較少。
2 最新研制的分析金屬材料成分的方法
前幾種傳統的方法各有利弊，但在準確度上還有待于進(jìn)一步提升，在此基礎上，幾種新的方法應運而生。
2。1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法
作為金屬元素分析法，此方法具有相當高的靈敏度，主要用于定量測定各種微量元素，如測量金屬材料中的各種稀土金屬、難溶金屬、貴金屬和稀土金屬等。
2。2 激光誘導等離子體光譜法
此方法目前剛剛興起，具有簡(jiǎn)單的購置和裝置，操作起來(lái)非常方便，能夠同時(shí)測量金屬材料中含有的多種元素，即滿(mǎn)足了在線(xiàn)分析和測量所需，又使測量效率進(jìn)一步提高，主要應用在不銹鋼中微量元素的測量上。
2。3 電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法
作為一種新型的分析方法，其原理是根據受激后金屬元素所生成的`電子躍遷，通過(guò)作用于譜線(xiàn)而有不同強度的表現，此測量方法靈敏度高、應用范圍廣。
2。4 石墨爐原子吸收法
作為一種新型原子吸收分析法，此方法操作簡(jiǎn)單快捷、分析速度快，主要應用于對航空材料中微量元素鉛的測量，和常規測量結果相比較相差甚微。
3 金屬材料分析方法的未來(lái)發(fā)展趨勢
伴隨著(zhù)金屬材料越來(lái)越廣泛的應用，它具有越來(lái)越強的復雜性，所以采取簡(jiǎn)單便捷的方法來(lái)測量各種痕量元素就顯得至關(guān)重要。
傳統方法由于受外界環(huán)境影響大、靈敏度差及操作復雜，已經(jīng)逐漸被新型的分析方法所取代。
而未來(lái)的發(fā)展趨勢是，金屬材料的分析方法會(huì )更加高精度、方便和快捷。
4 結語(yǔ)
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟文化的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域對金屬材料的需求也日益增加。
本文詳細介紹了金屬材料的各種分析方法，同時(shí)對傳統分析方法和新型分析方法兩種不同方法的特點(diǎn)和性能進(jìn)行了分析和比較，同時(shí)結合以往的研究經(jīng)驗，在現有金屬材料分析方法的基礎上，對未來(lái)發(fā)展趨勢做了展望。
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金屬材料成分分析方法【2】
摘要：各行各業(yè)需求的金屬材料日益增加，一系列高性能的新型金屬材料因迅速發(fā)展的高科技技術(shù)應運而生。
想要深入了解金屬材料的組成成分和金屬材料性能的應用特性，就必須對這些金屬材料進(jìn)行定量和定性的成分分析。
文章闡述了分析金屬材料成分的重要性，對傳統金屬材料成分分析技術(shù)和新型金屬材料成分分析技術(shù)做了介紹。
關(guān)鍵詞：金屬材料;材料成分;傳統分析技術(shù);新型分析技術(shù);金屬屬性
金屬材料與國家的發(fā)展建設密不可分。
金屬材料憑借其廣泛應用性這一特點(diǎn)在各行各業(yè)都出現供不應求的情況。
對金屬材料的成分進(jìn)行分析，可以全面了解其金屬特性、各種金屬材料適合應用的行業(yè)和領(lǐng)域，使其充分發(fā)揮作用，避免浪費、節約成本，同時(shí)可以為日后更為新型的金屬材料研制、開(kāi)發(fā)奠定基礎。
通過(guò)對金屬材料成分進(jìn)行分析，可以深入了解金屬材料所表現出性能的原因和規律。
因為金屬材料各種不同成分的原子之間在晶體構造和結合鍵等方面存在差異，所以對其所表現出來(lái)的性能都各有不同。
深入了解金屬材料的組成成分，才能正確地對該種金屬材料進(jìn)行加工，在明確其組成成分的基礎上，通過(guò)理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐找出最適合這種金屬材料的加工方法。
正確的金屬加工方法不僅可以事半功倍，還可以充分保證金屬材料的性能。
在選擇正確的金屬加工方法后，還必須對加工出來(lái)的金屬材料進(jìn)行熱處理。
對金屬材料的熱處理不僅可以去除加工環(huán)節中出現的缺陷問(wèn)題，更重要的是顯著(zhù)改善金屬材料的性能。
總之，正確分析出金屬材料的成分，不僅可以充分發(fā)揮材料的性能，還可以降低生產(chǎn)成本，最大化經(jīng)濟利益。
2 傳統金屬材料成分分析方法
2。1 分光光度法
分光光度法是傳統金屬材料分析方法中最常見(jiàn)的一種方法，這種方法有完整的定律依據。
通過(guò)定性、定量觀(guān)察，計算被測物質(zhì)在一定波長(cháng)范圍或特定波長(cháng)處的發(fā)光強度或吸光度來(lái)確定金屬材料的成分。
實(shí)驗中采用分光光度計，把波長(cháng)分別不同的光均勻連續地照射到一種溶液中。
這種溶液不是任何溶液都可以的，它在濃度上有一定的特殊性。
通過(guò)觀(guān)察不同波長(cháng)被相應吸收的強度就可以定性得到金屬材料的成分。
2。2 滴定分析法
滴定分析法是一種較為方便、快捷的分析金屬材料成分的方法。
這種分析金屬材料成分的方法原理是通過(guò)向被測定溶液中添加已知精確濃度的標準溶液。
直到被測物質(zhì)和已知精確濃度溶液完全按照化學(xué)計量單位充分反應為止。
待反應完全，記錄下所消耗的已知濃度標準溶液體積，查出標準溶液的相關(guān)量就可以得出待測物質(zhì)的含量。
這種方法在目前仍可以準確、快速地分析出金屬材料的成分。
2。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(fā)射光譜法，是一種傳統的分析金屬材料成分的技術(shù)。
原子吸收光譜法分析金屬材料成分的原理是通過(guò)氣態(tài)狀態(tài)下基態(tài)原子的外層電子對可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)的相對應原子共振輻射線(xiàn)的吸收強度來(lái)定量分析被測元素含量。
這種測量方法特別適合對氣態(tài)原子吸收光輻射，具有靈敏度高、抗干擾能力強、選擇性強、分析范圍廣以及精密度高等優(yōu)點(diǎn)。
當然這種方法也有其缺陷，不能同時(shí)分析多種元素。
令人不滿(mǎn)意的方面還有對難熔元素測定時(shí)靈敏度不高，在測量一些復雜樣品時(shí)的效果也不盡如人意。
原子發(fā)射光譜法是利用光譜學(xué)分析金屬材料成分的一種最為古老的方法。
這種方法的原理是通過(guò)各元素離子或原子在電或熱激發(fā)下具有發(fā)射出特殊電磁輻射的特性。
這種方法是利用發(fā)射物來(lái)進(jìn)行定性與定量的元素分析，其可以同時(shí)測定多種元素，以消耗較少的樣品就可以達到測量目的，同時(shí)還可以較快地得到測定結果，一般檢測整批樣品時(shí)采用這種方法，但較差的精確度是其致命的缺點(diǎn)，并且只能檢測金屬材料成分，對于大多數非金屬成分束手無(wú)策。
2。4 X射線(xiàn)熒光光譜法
X射線(xiàn)熒光光譜法大多用來(lái)測定金屬元素，也是一種比較傳統的金屬材料成分測定法。
它的原理是：基態(tài)原子在沒(méi)有被激發(fā)狀態(tài)下會(huì )處于低能狀態(tài)，而一旦被一定頻率的輻射線(xiàn)激發(fā)就會(huì )變成高能狀態(tài)，高能狀態(tài)下會(huì )發(fā)射熒光，這種熒光的波長(cháng)非常特殊，測定出這些X射線(xiàn)熒光譜線(xiàn)的波長(cháng)就可以測定出樣品的元素種類(lèi)。
測定出元素種類(lèi)以后，把標準樣品的.譜線(xiàn)強度作為參照比較被測樣品的譜線(xiàn)，即可以得出樣品元素的確定、準確含量。
X射線(xiàn)熒光光譜法確定金屬材料成分的方法廣泛應用在水質(zhì)監測、環(huán)境科學(xué)、礦物、醫學(xué)分析、生物制品等方面。
2。5 電分析法
電分析法也是一種傳統的金屬材料成分分析法。
最初這種方法只是為了探究發(fā)生在金屬電池中的化學(xué)反應，后來(lái)被用來(lái)測定金屬材料成分。
它所依據的原理是金屬材料電性質(zhì)和組成含量的關(guān)聯(lián)性，但這種方法與其他分析金屬材料成分的方法相比，因為實(shí)施的困難性、被干擾的高誤差性而漸漸退出歷史舞臺。
3 新型金屬材料成分分析方法
3。1 激光誘導等離子體光譜法
激光誘導等離子體光譜法分析金屬材料成分不需要在復雜的設備上進(jìn)行，對設備要求不高，因而投資不會(huì )很高。
這種方法的優(yōu)勢是可以同時(shí)對多種元素進(jìn)行測量，所以有較高的效率，多用這種方法測定不銹鋼中的元素種類(lèi)。
使用范圍較為狹窄是激光誘導等離子體光譜方法的唯一不足。
3。2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法
這種方法的發(fā)展要從20世紀70年代算起，其原理是分析材料中同位素和無(wú)機元素來(lái)達到分析出金屬材料的成分。
其具體過(guò)程是：電感耦合等離子體在高溫狀態(tài)下會(huì )發(fā)生電離。
質(zhì)譜儀優(yōu)點(diǎn)非常顯著(zhù)，它可以達到快速、靈敏掃描的目的。
運用一種接口技術(shù)將這兩種特性巧妙地結合起來(lái)從而形成獨特的分析技術(shù)。
這種分析技術(shù)應用最廣的是貴重、難熔、稀有的金屬。
電感耦合等離子體質(zhì)譜法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、測定過(guò)程快速、準確度高;缺點(diǎn)是使用這種方法時(shí)成本會(huì )相當高，因此這種方法大多使用在較為特殊的金屬中。
3。3 石墨爐原子吸收法
石墨爐原子吸收法也是一種新型的金屬材料成分分析方法，它的原理是通過(guò)檢測被特殊石墨所吸附原子的種類(lèi)來(lái)確定金屬材料成分。
這種方法使用的原子化儀器是用特殊石墨材料制成的，并且對這些儀器的形狀有特殊的要求，加工成類(lèi)似杯子狀或者管狀以加大接觸面積。
測定過(guò)程中因為樣品成分都進(jìn)行了原子化，并且避免了原子濃度的稀釋?zhuān)赃@種測定方法具有很高的靈敏度，在其應用領(lǐng)域使用范圍很廣，尤其是對固體樣品和少量樣品的分析。
4 結語(yǔ)
綜上所述，分析金屬材料成分、了解其成分構成可以使金屬的性能應用得到充分保障。
如果想提高金屬材料的性能，可以對其進(jìn)行精確的成分分析，在確定該金屬材料成分后，就可以選擇正確的措施。
本文主要探討了金屬材料成分分析的方法，從傳統方法和新型方法兩個(gè)方面著(zhù)手，詳細介紹了很多種金屬材料成分分析的方法。
在這些方法中，無(wú)處不體現科學(xué)技術(shù)的高度重要性。
科學(xué)技術(shù)的應用在提高金屬材料成分分析結果準確性的同時(shí)，還提高了其效率。
與此同時(shí)，也應該清醒地認識到現有金屬材料成分分析方法在效率和準確性上的不足，從這兩方面著(zhù)手不斷探索新型技術(shù)手段進(jìn)行金屬材料分析。
參考文獻
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