金屬材料成分分析方法探討

摘要：各行各業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展的高科技技術應運而生。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和新型金屬材料成分分析技術做了介紹。

關鍵詞：金屬材料；材料成分；傳統分析技術；新型分析技術；金屬屬性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG115 文章編號：1009-2374（2015）13-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.0331 分析金屬材料成分的重要性

金屬材料與國家的發展建設密不可分。金屬材料憑借其廣泛應用性這一特點在各行各業都出現供不應求的情況。對金屬材料的成分進行分析，可以全面了解其金屬特性、各種金屬材料適合應用的行業和領域，使其充分發揮作用，避免浪費、節約成本，同時可以為日后更為新型的金屬材料研制、開發奠定基礎。

通過對金屬材料成分進行分析，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行加工，在明確其組成成分的基礎上，通過理論知識和生產實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，還必須對加工出來的金屬材料進行熱處理。對金屬材料的熱處理不僅可以去除加工環節中出現的缺陷問題，更重要的是顯著改善金屬材料的性能。總之，正確分析出金屬材料的成分，不僅可以充分發揮材料的性能，還可以降低生產成本，最大化經濟利益。

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的一種方法，這種方法有完整的定律依據。通過定性、定量觀察，計算被測物質在一定波長范圍或特定波長處的發光強度或吸光度來確定金屬材料的成分。實驗中采用分光光度計，把波長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。通過觀察不同波長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。直到被測物質和已知精確濃度溶液完全按照化學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量就可以得出待測物質的含量。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射光譜法，是一種傳統的分析金屬材料成分的技術。原子吸收光譜法分析金屬材料成分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。這種測量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、分析范圍廣以及精密度高等優點。當然這種方法也有其缺陷，不能同時分析多種元素。令人不滿意的方面還有對難熔元素測定時靈敏度不高，在測量一些復雜樣品時的效果也不盡如人意。原子發射光譜法是利用光譜學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。這種方法是利用發射物來進行定性與定量的元素分析，其可以同時測定多種元素，以消耗較少的樣品就可以達到測量目的，同時還可以較快地得到測定結果，一般檢測整批樣品時采用這種方法，但較差的精確度是其致命的缺點，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策。

2.4 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法大多用來測定金屬元素，也是一種比較傳統的金屬材料成分測定法。它的原理是：基態原子在沒有被激發狀態下會處于低能狀態，而一旦被一定頻率的輻射線激發就會變成高能狀態，高能狀態下會發射熒光，這種熒光的波長非常特殊，測定出這些X射線熒光譜線的波長就可以測定出樣品的元素種類。測定出元素種類以后，把標準樣品的譜線強度作為參照比較被測樣品的譜線，即可以得出樣品元素的確定、準確含量。X射線熒光光譜法確定金屬材料成分的方法廣泛應用在水質監測、環境科學、礦物、醫學分析、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生在金屬電池中的化學反應，后來被用來測定金屬材料成分。它所依據的原理是金屬材料電性質和組成含量的關聯性，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行，對設備要求不高，因而投資不會很高。這種方法的優勢是可以同時對多種元素進行測量，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。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譜法

這種方法的發展要從20世紀70年代算起，其原理是分析材料中同位素和無機元素來達到分析出金屬材料的成分。其具體過程是：電感耦合等離子體在高溫狀態下會發生電離。質譜儀優點非常顯著，它可以達到快速、靈敏掃描的目的。運用一種接口技術將這兩種特性巧妙地結合起來從而形成獨特的分析技術。這種分析技術應用最廣的是貴重、難熔、稀有的金屬。電感耦合等離子體質譜法的優點是靈敏度高、操作簡單、測定過程快速、準確度高；缺點是使用這種方法時成本會相當高，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，它的原理是通過檢測被特殊石墨所吸附原子的種類來確定金屬材料成分。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，加工成類似杯子狀或者管狀以加大接觸面積。測定過程中因為樣品成分都進行了原子化，并且避免了原子濃度的稀釋，所以這種測定方法具有很高的靈敏度，在其應用領域使用范圍很廣，尤其是對固體樣品和少量樣品的分析。

4 結語

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方面著手，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，無處不體現科學技術的高度重要性。科學技術的應用在提高金屬材料成分分析結果準確性的同時，還提高了其效率。與此同時，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，從這兩方面著手不斷探索新型技術手段進行金屬材料分析。

參考文獻

[1] 薛廣鵬.淺析金屬材料的分析方法[J].科技資訊，2012，（5）.

[2] 李大為.金屬材料成分分析方法現狀與趨勢[J].工業設計，2012，（3）.

[3] 陳文哲.材料現代分析方法與新材料技術的發展[J].理化檢驗，2012，（2）.

作者簡介：李軍（1986-），男，安徽阜陽人，浙江格洛斯無縫鋼管有限公司助理工程師，研究方向：金屬材料理化檢驗及工藝開發。

（責任編輯：陳 倩）endprint