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金屬材料成分分析方法
金屬材料成分分析方法【1】
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
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).
金屬材料成分分析技術現狀及發展趨勢【2】
摘 要：本文介紹了金屬材料成分分析的發展背景，并分析金屬材料成分分析重要性，然后詳細介紹金屬成分分析的傳統方法和新方法，并根據金屬材料分析方法發展現狀分析其發展趨勢，最后對全文進行總結分析。
關鍵詞：金屬材料;成分分析;重要性;分析方法;發展趨勢
1 概述
國家建設與金屬材料密不可分，隨著科技的發展，金屬材料的分析方法也在不斷改進，從最初被應用的傳統方法到如今的最新技術。
由于金屬材料可以廣泛應用于各個不同行業，因此，社會對其的需求量也在不斷增長。
隨著不斷的創新和改進，一些新型復合金屬材料應運而生，對它們進行成分分析，才能更全面的了解其特性，同時也能為以后開發更加新型的材料奠定基礎。
2 金屬材料成分分析的重要性
2.1 有利于了解金屬材料的性能成因
金屬材料成分分析的最重要意義，在于通過分析有利于了解金屬材料的性能成因，并通過多種材料分析總結規律。
金屬材料顯微組織的五大要素—晶粒類型、形狀、大小、相對數量和相對分布對金屬材料的性能有重大影響。
決定金屬材料顯微組織中各種晶粒相對數量的主要因素在于不同成分的金屬材料在其原子結構、原子之間的結合鍵和晶體結構等方面存在巨大的差異，從而對其性能產生大的影響。
2.2 有利于合理選擇金屬材料加工方法
金屬材料的成分有利于合理選擇金屬材料的加工方法，這是因為在確定了金屬材料的化學成分后，可以對其性能和加工要求有詳細的了解，進而通過經驗和理論知識確定最合理的材料加工方法。
合理的加工方法對于金屬制造會起到事半功倍的效果，且可以在最大程度上保證金屬材料性能。
因此，通過對金屬材料進行精準的懲成分分析才能更好的了解其成分組成和基本特性，并由此確定采用哪一種加工方法。
2.3 有利于合理選擇熱處理方法和設備
金屬材料加工完成后，還有性能并不能完全得到發揮，對于大多數金屬材料在加工后還要進行熱處理，熱處理一方面可以改善金屬材料的性能，另一方面也能夠有效消除加工中產生的組織缺陷，應用普遍。
而對金屬材料而言，能否采取熱處理，采用何種方式，處理過程中工藝參數的控制以及效果，都由其成分來決定。
所以金屬材料成分分析有利于合理選擇熱處理方法和設備。
2.4 有利于經濟、安全、合理地應用金屬材料
對金屬材料進行成分分析，還有利于對其進行更加經濟、安全、合理地應用，使其更好的發揮優良性能。
最基本也是最重要的是，首先必須使金屬材料充分發揮潛力，達到人們所要的使用性能。
可以對基體金屬與合金組元的合理搭配，采用一定的加工方式和熱處理工藝，使其性能達到最佳。
除此之外，需要考慮的就是降低成本，使經濟效益達到最大化。
伴隨著科技的不斷進步，金屬材料的分析方法也在逐漸被改進，變得更加先進實用，精準度也得到了較大幅度的改善。
3 金屬材料成分分析的傳統方法
3.1 分光光度法
金屬材料成分分析的傳統方法中最常見的是分光光度法，是一種根據Lambert(朗伯)-Beer(比爾)定律，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光度或發光強度，對該物質進行定性和定量分析的方法。
采用的檢測儀器為紫外分光光度計，可見分光光度計(或比色計)、紅外分光光度計或原子吸收分光光度計。
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。
如以波長(λ)為橫坐標，吸收強度(A)為縱坐標，就可繪出該物質的吸收光譜曲線。
通過該曲線便可對物質進行相應的定性、定量分析。
3.2 滴定分析法
滴定分析法，又稱為容量分析法。
其原理是將已知準確濃度的標準溶液，滴加到被測溶液中(或者將被測溶液滴加到標準溶液中)，直到所加的標準溶液與被測物質按化學計量關系定量反應為止，然后測量標準溶液消耗的體積，根據標準溶液的濃度和所消耗的體積，算出待測物質的含量。
這種分析方法簡便快捷，現在仍有一定通用性，實驗表明改方法的分析結果與理論值相符。
3.3 原子光譜分析法
金屬材料的成分分析傳統方法還包括原子光譜分析法，這種方法又分為原子發射光譜法和原子吸收光譜法兩種。
原子發射光譜法是依據各種元素的原子或離子在熱激發或電激發下，發射特征的電磁輻射，而進行元素的定性與定量分析的方法，是光譜學各個分支中最為古老的一種。
其優點是多元素同時檢出能力強、選擇性好、分析速度快、檢出限低、樣品消耗少，適于整批樣品的多組分測定。
缺點是準確度較差、只能用于元素分析、大多數非金屬元素難以得到靈敏的光譜線。
原子吸收光譜法是基于氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法，是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法。
其優點是選擇性強、靈敏度高、分析范圍廣、抗干能力強、精密度高。
缺點在于不能多元素同時分析，測定難熔元素的靈敏度還不令人滿意，對于某些基體復雜的樣品分析，尚存某些干擾問題需要解決。
3.4 X射線熒光光譜法
金屬材料成分分析傳統方法還包括X射線熒光光譜法，其原理是基態原子(一般蒸汽狀態)吸收合適的特定頻率的輻射而被激發至高能態，而后激發過程中以光輻射的形式發射出特征波長的熒光。
通過測出一系列X射線熒光譜線的波長，即能確定元素的種類，將測得的譜線強度與標準樣品比較，即可確定該元素的含量。
主要用于金屬元素的測定，在環境科學、高純物質、礦物、水質監控、生物制品和醫學分析等方面有廣泛的應用。
3.5 電分析法
金屬材料成分分析傳統方法還包括電分析法，這種方法最初是被用來研究金屬電池中所進行的化學反應，其原理是利用了金屬材料的組成和含量與金屬材料的電性質的關聯性。
但是因為其準確度不高，而且實施也很不方便，受其他干擾時誤差很大，如今已很少采用。
4 金屬材料成分分析新方法
4.1 電感耦合等離子體質譜法
該方法是20世紀80年代發展起來的無機元素和同位素分析測試技術，它以獨特的接口技術將電感耦合等離子體的高溫電離特性與質譜計的靈敏快速掃描的優點相結合而形成一種高靈敏度的分析技術。
主要用于金屬材料中的稀有金屬、貴金屬、難熔金屬和稀土金屬進行測量。
這種方法具有相當高的靈敏度，速度快、譜線簡單，所以應用起來準確度高，但使用成本也相對較高，所以只在上述特殊金屬中采用。
4.2 激光誘導等離子體光譜法
金屬材料成分分析的新方法包括激光誘導等離子體光譜法，其也是近幾年才被發明的新方法。
特點是檢測設備簡單，操作方便，成本較低，可以同時測量多種元素，便于提高效率，常用來測量不銹鋼鐘的微量元素。
唯一的不足之處就是適用范圍較窄。
4.3 電感耦合等離子體原子發射光譜法
該方法也是一種新型的原子發射光譜法，其原理為利用金屬元素受到激發而產生電子躍遷，在譜線上表現出一定強度而進行測量的方法，測量范圍較廣且靈敏度高。
電感耦合等離子原子發射光譜法是一種發展比較完善的測量方法，不僅保證了測量的高靈敏度，而且也保證了應用范圍的廣泛性。
4.4 石墨爐原子吸收法
石墨爐原子吸收法是利用石墨材料制成管、杯等形狀的原子化器，用電流加熱原子化進行原子吸收分析的方法。
由于樣品全部參加原子化，并且避免了原子濃度在火焰氣體中的稀釋，分析靈敏度得到了顯著的提高。
該法用于測定痕量金屬元素，在性能上比其他許多方法好，并能用于少量樣品的分析和固體樣品直接分析。
因而其應用領域十分廣泛。
5 金屬材料分析方法的發展趨勢
隨著科技的發展，更多更復雜的金屬材料正在被研發，對于這些材料的成分分析，傳統方法因為各種原因已經遠遠達不到人們的要求。
為了更好的對這些新型復雜材料進行成分分析，只有開發出與時俱進的新方法才能滿足人們科研的需求，越來越多的現代分析法防隨之應運而生。
這些新方法更加專注于材料成分、結構、缺陷等的分析。
同時，更多的分析檢測儀器也被不斷的研究出來，從而使一些新方法的實施成為了可能。
在這樣的發展趨勢之下，金屬材料的分析方法朝著準確、高效的方向發展，也就是操作上要不斷簡捷方便，測量結果上靈敏度、準確度也要加強。
結語
綜上所述，金屬材料成分分析對金屬其性能研究和改善影響重大，可以通過準確的成分分析并采取相應的改善措施來提高金屬材料的性能。
本文主要分析金屬材料成分分析的方法，主要從傳統分析方法和新方法兩個方面來介紹，可以看到現在科學技術在分析方法中得到應用，不僅提高了金屬材料成分分析的效率，而且從多個角度提高了金屬材料成分分析的準確性。
金屬材料分析方法還是存在一些局限性，需要通過不斷探索來改善，所以本文還分析了金屬材料成分分析的發展趨勢，可見發展方向從主要從準確性和效率兩個方面展開，方法則是利用現代技術，不斷將更新的科學技術手段應用到金屬材料成分分析中去。
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(25)：84.
[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(03)：28.
[3]趙黎鋒.各種金屬材料成分分析方法現狀與趨勢[J].科技創新導報，2012(05)：143.
[4]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，2002(11)：466-472.
[5]周家琥.對常用有色金屬的成分研究[J].河南科技，2013(05)：63+82.
[6]鄧安華.金屬材料的成分設計[J].上海金屬.有色分冊，1993(05)：46-54.
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