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中級(jí)會(huì)員 | 第9年

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常用金屬材料成分測(cè)試方法

時(shí)間:2023/12/22閱讀:1338
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金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)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(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,包括航空、機(jī)械、計(jì)算機(jī)硬件等領(lǐng)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(yīng)用到產(chǎn)品中。

金屬材料包括純金屬、合金、特種金屬等,可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,包括航空、機(jī)械、計(jì)算機(jī)硬件等領(lǐng)域。隨著各行業(yè)對(duì)金屬材料的需求不斷增長(zhǎng),一些復(fù)雜的材料應(yīng)運(yùn)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(yīng)用到產(chǎn)品中。在生產(chǎn)活動(dòng)中,我們經(jīng)常要面對(duì)兩個(gè)問題,一是金屬是什么材質(zhì),另一個(gè)是某個(gè)金屬材料是否符合想要的材料要求。通過對(duì)金屬材料進(jìn)行成品分析,可以了解材料的成分,從而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)于出現(xiàn)問題的產(chǎn)品進(jìn)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度和硬度一般比純金屬高,并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小,具有良好的綜合機(jī)械性能。作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、建筑業(yè)、電子工業(yè)、航空航天、核能利用等領(lǐng)域。

03-金屬材料分析測(cè)試方法



1分光光度法:

分光光度法是通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸收度,對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。在分光光度計(jì)中,將不同波長(zhǎng)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(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度。檢測(cè)儀器:紫外分光光度計(jì)、可見光光度計(jì),紅外分光光度計(jì)。




2滴定法
滴定分析法,是將一種已知其準(zhǔn)確濃度的試劑溶液(稱為標(biāo)準(zhǔn)溶液)滴加到被測(cè)物質(zhì)的溶液中,直到化學(xué)反應(yīng)完時(shí)為止,然后根據(jù)所用試劑溶液的濃度和體積可以求得被測(cè)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(zhì)的測(cè)試。此方法主要缺點(diǎn)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(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長(zhǎng),用光柵分光后,成為按波長(zhǎng)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(hào)變成電信號(hào),經(jīng)儀器的控制測(cè)量系統(tǒng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換,然后由計(jì)算機(jī)處理,測(cè)試出各元素的百分含量。該法準(zhǔn)確度高,可進(jìn)行多元素同時(shí)分析,在一次激發(fā)和分析中同時(shí)獲得幾十種元素的定性和定量分析結(jié)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(yīng)用于冶金、機(jī)械及其他工業(yè)部門,進(jìn)行冶煉爐前的在線分析以及中心實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品檢驗(yàn),是控制產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段之一。

該法可進(jìn)行多元素同時(shí)分析,準(zhǔn)確度高,在一次激發(fā)和分析中,可在20秒內(nèi)同時(shí)測(cè)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(xué)試劑或特種輔料,缺點(diǎn)是對(duì)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(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)由光源發(fā)出的該原子的特征性窄頻輻射產(chǎn)生共振吸收,其吸光度在一定范圍內(nèi)與蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子濃度成正比,以此測(cè)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(duì)氣態(tài)原子吸收光輻射,具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、選擇性強(qiáng)、分析范圍廣及精密度高等優(yōu)點(diǎn)。但也有缺陷,不能同時(shí)分析多種元素,對(duì)難溶元素測(cè)定時(shí)靈敏度不高,在測(cè)量一些復(fù)雜樣品時(shí)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(fā)射光譜法是當(dāng)前使用廣泛的方法。其原理是利用樣品氣溶膠進(jìn)入等離子體焰時(shí),絕大部分立即分解成激發(fā)態(tài)的原子、離子狀態(tài)。當(dāng)這些激發(fā)態(tài)的粒子回收到穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)要放出一定的能量(表現(xiàn)為一定波長(zhǎng)的光譜),測(cè)定每種元素的譜線和強(qiáng)度,和標(biāo)準(zhǔn)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(yōu)點(diǎn)是測(cè)試范圍廣且靈敏度高,分析速度快,準(zhǔn)確度高,可以在一條標(biāo)線下成批量樣品測(cè)試,及同時(shí)測(cè)試多個(gè)元素。

6 X射線熒光光譜法
 X射線熒光光譜法大多數(shù)用來測(cè)定金屬元素,也是一種常見的金屬材料成分測(cè)定方法。其測(cè)試原理是:當(dāng)照射原子核的X射線能量與原子核的內(nèi)層電子的能量在同一數(shù)量級(jí)時(shí),核的內(nèi)層電子共振吸收射線的輻射能量后發(fā)生躍遷,而在內(nèi)層電子軌道上留下一個(gè)空穴,處于高能態(tài)的外層電子跳回低能態(tài)的空穴,將過剩的能量以X射線的形式放出,所產(chǎn)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(nèi)殼層電子的能級(jí)差,即原子特定的電子層間躍遷能量。只要測(cè)出一系列X射線熒光譜線的波長(zhǎng),即能確定元素的種類;測(cè)得譜線強(qiáng)度并與標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試元素,而以上的方法都不能直接對(duì)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(jìn)行測(cè)試。載氣(氧氣)經(jīng)過凈化后,導(dǎo)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(cè)池測(cè)定硫。此后,含有CO2、CO、SO2和O2的混合氣體一并進(jìn)入到加熱的催化劑爐中,在催化劑爐中經(jīng)過催化轉(zhuǎn)換CO→CO2,SO2→SO3,這種混合氣體進(jìn)入到除硫試劑管后,導(dǎo)入碳檢測(cè)池測(cè)定碳。

8 材料中氧氮?dú)浞治龇ā?/section>

氧氮?dú)浞治鰞x是在惰性氣氛下,通過脈沖加熱分解試樣,由紅外檢測(cè)器和熱導(dǎo)檢測(cè)器分別測(cè)定各種鋼鐵、有色金屬和新型材料中氧、氮、氫的含量。具有準(zhǔn)確度高,檢出限低等特點(diǎn)。適用于冶金、機(jī)械、科研、化工及商檢質(zhì)檢等各行業(yè)黑色、有色、陶瓷、稀土及磁性材料中的氧氮?dú)湓睾康臏?zhǔn)確測(cè)定。


常用耗材:石墨坩堝、陶瓷坩堝、標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、高氯酸鎂、二氧化碳吸收劑等。



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