各種金屬材料成分分析方法現狀與趨勢

朱建軍

摘??要：金屬材料成分分析方法多種多樣，金屬材料的分析方法因材而異。本文對金屬材料的發展背景進行了介紹，并且對常見的傳統金屬材料分析的傳統方法和新方法進行了論述，對金屬材料分析技術的發展現狀以及發展趨勢進行了相關分析。

關鍵詞：金屬材料;成分分析;方法;現狀;趨勢

1.引言

金屬材料涉及領域廣泛，大類包括純金屬、合金、金屬間化合物以及特種材料等，在航空航天、現代機械等方面發揮著極其重要的作用。金屬材料的發展對國家發展、國防建設有著十分重要的作用，因此，社會對其需求量在不斷增長。隨著科學技術的進步以及行業發展的要求，各種復雜的金屬材料應運而生，同時，金屬材料分析方法也隨之不斷發展，從傳統方法到現今多種多樣的分析技術，通過對金屬材料的成分分析，全面了解金屬材料的性能和內部構造，方便金屬材料的設計研發。

2.金屬材料成分分析的重要性

2.1?對金屬材料的性能成因有深入的了解

金屬材料成分分析可以幫助了解金屬材料表征特性的成因，并且能夠在大量分析數據的基礎上發現金屬特性的規律，為以后設計研發更加復雜的金屬材料提供理論依據。金屬材料性能從微觀上有五個十分重要的影響因素，分別是金屬晶粒的類型、大小、數量、分布以及形狀。由于金屬材料微觀組織上的原子結構、晶體結構以及原子間的結合鍵存在很大的不同，在宏觀上表現為金屬材料性能的差異。

2.2?為金屬材料加工方法的合理選擇提供依據

對金屬材料的化學成分進行分析之后，能夠更好地了解分析金屬的成分組成和基本特性，充分了解其性質，然后結合相關理論和工作經驗確定合適的材料加工方法，來保證金屬材料性能表達的最大化，達到事倍功半的金屬制造效果。所以說，金屬材料成分分析能夠幫助選擇合適的金屬材料加工方法。

2.3?為金屬材料熱處理方法及設備的選擇提供依據

為了使金屬材料的性能得到充分的發揮，需要在完成金屬材料加工之后，對金屬材料進行熱處理，同時，還能夠對生產過程中產生的組織缺陷進行消除。然而，熱處理的方式及工藝控制參數的確定需要有一定的科學依據，要根據金屬材料的成分來確定熱處理方法和設備。

2.4?保證金屬材料應用的安全和經濟

金屬材料成分分析有利于金屬材料性能的充分發揮，達到人們預期的使用效果，同時能夠合理搭配金屬的組成成分，降低金屬制造成本，達到效益的最大化。

3.傳統的金屬材料成分分析方法

3.1?分光光度法

最為常見的傳統金屬成分分析方法是分光光度法，這種方法是以朗伯-比爾定律為基礎設計的。能夠對金屬元素進行定量分析。分光光度法是利用不同波長的光線，照射被測物質離子溶液，通過對被測物質對不同波長光線的吸收強度進行測定，橫坐標選取為波長，縱坐標選取為吸收強度，能夠得到該物質的光譜吸收曲線，從而對該物質進行定量分析。該分析方法需要運用相關儀器，主要包括紫外分光光度計、紅外分光光度計、可見分光光度計以及原子吸收分光光度計;而且需要選擇合適的顯色劑進行實驗。

3.2?容量分析法

容量分析法又叫做滴定分析法，是利用標準濃度的試劑來測量待測溶液金屬離子含量的方法。具體操作是，用一種能夠與待測溶液發生反應的標準液向待測溶液中進行滴加，待其與待測溶液恰好完全反應時為止，此時稱為到達滴定終點。此時標準溶液和待測物質滿足一定的化學計量關系，通過測量消耗的標準溶液體積，利用化學反應方程式計算待測物質的含量。這種方法通用性強，且操作簡便，適用范圍廣。

3.3?原子光譜分析法

原子光譜分析法包括兩類，發射光譜法和吸收光譜法。原子發射光譜法是利用原子受到激發后能夠放射出相應的光譜線，對于不同原子，其光譜線特征不同，從而可以判定相對應的金屬材料。該方法能夠對多種元素同時進行檢測，而且分析速度快，樣品損耗少，但準確度相對較低。而另一種方法是原子吸收光譜法。原子吸收光譜法利用處于氣態的基態原子的外層電子可以吸收可見光和紫外光之間的光譜線，通過對相對應原子共振輻射線的吸收強度來對相應元素的含量進行分析。這種方法的靈敏度和精密度高、適用范圍廣、抗干擾能力強，但不適合多種元素的同時檢測分析，因此對于復雜的樣品，分析難度較大。

3.4?X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法是利用處于高能態原子能夠輻射相應特征波長熒光的特點進行元素分析的一種方法，元素種類可以通過檢測輻射出的X射線熒光譜線的波長來確定，而元素含量能夠通過測得的譜線強度進行確定。這一方法的適用范圍廣，在環境科學、生物制品、水質監測、醫學分析等領域均有應用，但該方法受到基體效應的影響，對樣品的均一性要求較高。

4.新興金屬材料成分分析方法

新興的金屬材料成分分析方法包括石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子體質譜法和激光誘導等離子體光譜等。其中，石墨爐原子吸收法分析速度快，靈敏度高，能夠對少量樣品進行直接分析;電感耦合等離子體質譜法是現代金屬材料成分分析方法中最為靈敏的元素分析法，但由于其使用成本較高，因此多用于對貴金屬、稀有金屬以及難熔金屬等進行測量;激光誘導等離子體光譜的特點是操作簡便，成本低廉，設備簡單，可以進行多種元素的同時檢測，但使用范圍受限。

5.結語

總而言之，金屬材料成分分析能夠促進金屬性能的改善。金屬材料成分分析技術的發展，對于提高金屬材料的性能，促進金屬制品的發展具有重要意義。在本文中，通過金屬材料成分分析的傳統方法和新興方法的相關介紹可以看出，科學技術的發展使得金屬材料成分分析的效率和精準度得到了有效的提升。同時，我們也看到，金屬材料成分分析技術也存在很多不足，需要不斷發展和改進。

參考文獻：

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