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常用金屬材料成分測試方法

來源:上海鼎振儀器設備有限公司   2023年12月22日 19:44  

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金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱。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,可以廣泛應用于各個領域,包括航空、機械、計算機硬件等領域。金屬的成分組成是決定材料性能的主要因素,了解金屬成分及性能,能更好的將材料應用到產品中。

金屬材料包括純金屬、合金、特種金屬等,可以廣泛應用于各個領域,包括航空、機械、計算機硬件等領域。隨著各行業對金屬材料的需求不斷增長,一些復雜的材料應運而生。

金屬的成分組成是決定材料性能的主要因素,了解金屬成分及性能,才能更好的將材料應用到產品中。在生產活動中,我們經常要面對兩個問題,一是金屬是什么材質,另一個是某個金屬材料是否符合想要的材料要求。通過對金屬材料進行成品分析,可以了解材料的成分,從而對產品質量進行監控,對于出現問題的產品進行分析,還可以分析原因,消除隱患。


金屬材料通常分為黑色金屬有色金屬特種金屬材料

黑色金屬又稱鋼鐵材料,包含純鐵,含碳 2%~4%的鑄鐵,含碳小于 2%的碳鋼,以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金,通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。

合金的強度和硬度一般比純金屬高,并且電阻大、電阻溫度系數小,具有良好的綜合機械性能。作為結構材料和功能材料廣泛應用于機械制造業、建筑業、電子工業、航空航天、核能利用等領域。

03-金屬材料分析測試方法



1分光光度法:

分光光度法是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內光的吸收度,對該物質進行定性和定量分析的方法。在分光光度計中,將不同波長的光連續地照射到一定濃度的樣品溶液時,便可得到與不同波長相對應的吸收強度。檢測儀器:紫外分光光度計、可見光光度計,紅外分光光度計。




2滴定法
滴定分析法,是將一種已知其準確濃度的試劑溶液(稱為標準溶液)滴加到被測物質的溶液中,直到化學反應完時為止,然后根據所用試劑溶液的濃度和體積可以求得被測組分的含量,這種方法稱為滴定分析法(或稱容量分析法)。該方法適用于含量在1%以上各種物質的測試。此方法主要缺點是純手工分析,效率差。

火花直讀光譜儀:

利用電弧或火花的高溫使樣品中各元素從固態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射入各自的光電倍增管,光信號變成電信號,經儀器的控制測量系統將電信號轉換,然后由計算機處理,測試出各元素的百分含量。該法準確度高,可進行多元素同時分析,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。

火花直讀光譜儀是分析黑色金屬及有色金屬成份的快速定量分析儀器。廣泛應用于冶金、機械及其他工業部門,進行冶煉爐前的在線分析以及中心實驗室的產品檢驗,是控制產品質量的有效手段之一。

該法可進行多元素同時分析,準確度高,在一次激發和分析中,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。不消耗昂貴的化學試劑或特種輔料,缺點是對樣品形狀尺寸有一定要求。

4 原子吸收光譜分析法

原子吸收光譜分析法是基于試樣蒸氣相中被測元素的基態原子對由光源發出的該原子的特征性窄頻輻射產生共振吸收,其吸光度在一定范圍內與蒸氣相中被測元素的基態原子濃度成正比,以此測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。

該方法特別適合對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。但也有缺陷,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。


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當前使用廣泛的方法。其原理是利用樣品氣溶膠進入等離子體焰時,絕大部分立即分解成激發態的原子、離子狀態。當這些激發態的粒子回收到穩定的基態時要放出一定的能量(表現為一定波長的光譜),測定每種元素的譜線和強度,和標準溶液相比,就可以知道樣品中所含元素的種類和含量。該法的優點是測試范圍廣且靈敏度高,分析速度快,準確度高,可以在一條標線下成批量樣品測試,及同時測試多個元素。

6 X射線熒光光譜法
 X射線熒光光譜法大多數用來測定金屬元素,也是一種常見的金屬材料成分測定方法。其測試原理是:當照射原子核的X射線能量與原子核的內層電子的能量在同一數量級時,核的內層電子共振吸收射線的輻射能量后發生躍遷,而在內層電子軌道上留下一個空穴,處于高能態的外層電子跳回低能態的空穴,將過剩的能量以X射線的形式放出,所產生的X射線即為代表各元素特征的X射線熒光譜線。其能量等于原子內殼層電子的能級差,即原子特定的電子層間躍遷能量。只要測出一系列X射線熒光譜線的波長,即能確定元素的種類;測得譜線強度并與標準樣品比較,即可確定該元素的含量。該方法是定性半定量的方法,在金屬成分分析中主要作為大概含量的確定。

7 材料中碳硫分析
 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,而以上的方法都不能直接對碳元素和硫元素的精確定量。因此,碳、硫元素需要用碳硫分析儀進行測試。載氣(氧氣)經過凈化后,導入燃燒爐(電阻爐或高頻爐),樣品在燃燒爐高溫下通過氧氣氧化,使得樣品中的碳和硫氧化為CO2、CO和SO2,所生成的氧化物通過除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入到硫檢測池測定硫。此后,含有CO2、CO、SO2和O2的混合氣體一并進入到加熱的催化劑爐中,在催化劑爐中經過催化轉換CO→CO2,SO2→SO3,這種混合氣體進入到除硫試劑管后,導入碳檢測池測定碳。

8 材料中氧氮氫分析法 

氧氮氫分析儀是在惰性氣氛下,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、氫的含量。具有準確度高,檢出限低等特點。適用于冶金、機械、科研、化工及商檢質檢等各行業黑色、有色、陶瓷、稀土及磁性材料中的氧氮氫元素含量的準確測定。


常用耗材:石墨坩堝、陶瓷坩堝、標準溶液、標準物質、高氯酸鎂、二氧化碳吸收劑等。



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