金屬材料化學(xué)成分分析方法的發(fā)展探討

莊倩

摘 要：目前金屬材料已經(jīng)在很多的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，針對(duì)金屬材料性能與特性的不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也有所差異，因此只有對(duì)金屬材料化學(xué)成分進(jìn)行分析，才能找到其正確的使用方法，本文主要闡述了金屬材料化學(xué)成分分析的重要意義，介紹了幾種常用的金屬材料化學(xué)成分分析方法，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：金屬材料;化學(xué)成分;分析方法

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，金屬材料在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用，其中比較常見(jiàn)的領(lǐng)域有汽車制造、機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)硬件等，金屬材料因?yàn)槠浔旧淼膬?yōu)勢(shì)在各個(gè)領(lǐng)域中起到了十分重要的作用。

1 金屬材料化學(xué)成本分析的重大意義

金屬材料的性能決定其應(yīng)用領(lǐng)域，而金屬材料的性能又與金屬材料的化學(xué)成分有著密切的關(guān)系，金屬材料因?yàn)榛瘜W(xué)成分不同、結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生的形態(tài)和特性也有所差異，因此我們對(duì)其金屬材料成分進(jìn)行分析，主要有以下幾點(diǎn)：

①金屬材料化學(xué)成分分析，主要是了解其性能與成因，通過(guò)性能與成因可以找到其規(guī)律，做出總結(jié)。顯微組織中，金屬性能主要受到數(shù)量、分布、形態(tài)、大小、晶粒類型五大因素的影響，相對(duì)的晶粒結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)樵印⒕w結(jié)構(gòu)及原子結(jié)構(gòu)的差異產(chǎn)生一定的變化，所以金屬材料結(jié)構(gòu)成分不同，性能也有很大差異;②金屬材料的性能與加工要求也會(huì)受到金屬材料化學(xué)成分的影響，因我們需要對(duì)其加工要求與性能進(jìn)行了解，才能制定科學(xué)合理的方案，充分的發(fā)揮出金屬材料性能優(yōu)勢(shì)，還能利于金屬材料制造;③金屬材料加工后的熱處理技術(shù)也與金屬材料的化學(xué)成分有著一定的關(guān)系，金屬材料加工完成后的下一步就是熱處理，金屬材料通過(guò)熱處理能夠?qū)⑵湫阅苓M(jìn)一步完善，還能消除金屬材料組織中存在的缺陷，但是熱處理的使用過(guò)程中，無(wú)論是使用方法還是技術(shù)參數(shù)都與金屬材料的化學(xué)成分有著密切關(guān)系，因此金屬材料化學(xué)成分的分析研究對(duì)熱處理技術(shù)有著重要的作用;④想要充分的發(fā)揮出金屬材料的性能，對(duì)金屬材料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、安全的使用，金屬材料化學(xué)成分分析起到了重要的作用。

2 化學(xué)分析方法

金屬材料化學(xué)分析方法隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，種類越來(lái)越多，主要可以分為重量法、滴定法、分光光度法、X射線熒光光譜法、電分析法、原子光譜法、激光誘導(dǎo)等離子體光譜法等。其中比較常用的就是重量法、滴定法、分光光度法，以上幾種方法的優(yōu)勢(shì)在于操作人員易于掌握，操作設(shè)備簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)人員對(duì)其方法的操作流程熟練掌握。后面幾種方法是最近幾年研究和發(fā)明的，隨著日后我國(guó)科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種先進(jìn)的儀器設(shè)備應(yīng)用效率越來(lái)越高、操作技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，金屬材料化學(xué)成分分析方法也會(huì)越來(lái)越完善。

2.1 重量分析法

重量分析法是金屬材料化學(xué)成分分析方法中比較常用的一種方法，使用的時(shí)間也比較早，技術(shù)相對(duì)成熟，重量法的基本原理就是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將金屬材料中的元素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成可以稱量的化合物，然后通過(guò)過(guò)濾、烘干等流程，對(duì)其重量進(jìn)行計(jì)算，重量法比較常用的幾種元素測(cè)量為Si、S、P、Ag、Cu、Ni和Pb等。重量法對(duì)金屬材料化學(xué)成分分析過(guò)程中，需要精準(zhǔn)的對(duì)其進(jìn)行沉淀和稱量，才能保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.2 滴定分析法

滴定分析法的主要原理就是利用顯色劑對(duì)相互滴加的兩種溶液終止反應(yīng)進(jìn)行判斷，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系對(duì)金屬元素含量進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)不同的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，我們通?？梢苑譃檠趸€原滴定法、酸堿滴定法、沉淀滴定法、絡(luò)合滴定法等。滴定法的操作成本比較低，操作流程簡(jiǎn)單，是一些中小型企業(yè)常用的金屬材料化學(xué)成分分析法。該方法的缺點(diǎn)就是只能進(jìn)行一種元素的分析，分析的時(shí)間比較長(zhǎng)，微量元素的測(cè)量中不太適用，測(cè)量的結(jié)果與操作人員的技術(shù)水平有著很大的關(guān)系。

2.3 分光光度法

Beer-Lambert定律是分光光度法的基本理論，公式為A=KcL，溶液的吸光度在入射光強(qiáng)度不變的情況下，與溶液的濃度成正比，因此我們可以對(duì)吸光度的變化進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出元素的濃度。在對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行測(cè)試之前，需要我們建立標(biāo)準(zhǔn)的溶液吸收光譜曲線，根據(jù)建立的曲線對(duì)測(cè)量元素濃度進(jìn)行定量分析。目前經(jīng)常使用的分光光度法分析儀器為紅外、紫外、可見(jiàn)和原子吸收分光光度計(jì)。該種分析方法的優(yōu)勢(shì)在于操作靈敏度高、流程簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍光。該種方法的缺點(diǎn)也是只能分析單種元素，顯色劑對(duì)其分析的結(jié)果有著重要的影響，同時(shí)不同元素之間還會(huì)相互的干擾，測(cè)量的結(jié)果存在一定的未知偏差。

2.4 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的主要原理就是外層電子因?yàn)槲镔|(zhì)基態(tài)原子吸收特定波長(zhǎng)的X射線后激發(fā)到高能態(tài)，高能下的電子狀態(tài)很不穩(wěn)定，很容易出現(xiàn)到基態(tài)或者低能態(tài)，并發(fā)射出熒光;通過(guò)我們對(duì)熒光強(qiáng)度進(jìn)行分析，就可以對(duì)試樣中元素含量進(jìn)行確定，如果照射的X射線波長(zhǎng)與原子輻射的熒光波長(zhǎng)有所差異時(shí)，我們可以稱其為非共振熒光，如果照射的X射線波長(zhǎng)與原子輻射的熒光波長(zhǎng)相同時(shí)，我們稱為共振熒光，共振熒光在分析測(cè)量中應(yīng)用的比較多。X射線熒光光譜法的優(yōu)勢(shì)在于分析速度快、分析方法簡(jiǎn)單、分析效果較好。但是該方法的缺點(diǎn)就是樣品的質(zhì)量要求比較高、一旦受到基體效應(yīng)的影響，分析結(jié)果可能存在誤差，分析完成后需要進(jìn)行校正。

2.5 電分析法

電分析法主要利用金屬材料和金屬材料電性質(zhì)含量、組成的關(guān)聯(lián)性，有效分析金屬材料中化學(xué)成分，但是電分析法的準(zhǔn)確度不高，經(jīng)常受到外界因素的影響，因此應(yīng)用的比較少。

2.6 原子光譜分析法

原子光譜分析法是金屬材料化學(xué)成分分析中最常見(jiàn)的一種方法，起到了十分重要的作用，通常情況下原子光譜分析法可以分為兩種，原子吸收光譜法與原子發(fā)射光譜法。該方法的主要原理就是利用金屬材料中元素的原子和離子不同，將其處于電極法及熱激發(fā)法的狀況下，該原子與離子能夠發(fā)射出符合自身特性的電磁輻射，我們想要定量或者定性的分析該元素可以通過(guò)判斷其發(fā)射出來(lái)的電磁輻射來(lái)完成，原子發(fā)射光譜法從某種角度上分析是比較古老和陳舊的光譜學(xué)科分支，該分析法有著分析速度快、選擇性強(qiáng)、消耗樣品少、同時(shí)測(cè)量的特點(diǎn)，因此原子發(fā)射光譜法在多批次、多組合的測(cè)量中應(yīng)用十分廣泛。

2.7 激光誘導(dǎo)等離子體光譜法

激光誘導(dǎo)等離子體光譜法是原子發(fā)射光譜的一種，也是目前比較新興的一種分析技術(shù)，主要的原理指的就是在物質(zhì)表面使用高功率激光產(chǎn)生瞬態(tài)等離子體，材料中的元素含量可以通過(guò)光譜儀等離子體輻射光譜進(jìn)行分析和確定，該技術(shù)所用的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，操作便利，可以對(duì)多種元素含量進(jìn)行同時(shí)分析測(cè)定，分析效率比較高，同時(shí)針對(duì)一些比較特殊的遠(yuǎn)程測(cè)量也能滿足，該技術(shù)的缺點(diǎn)就是應(yīng)用的范圍比較小，目前主要應(yīng)用在不銹鋼微量元素測(cè)量中。

3 金屬材料化學(xué)成分分析方法的發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人們的需求也不斷提升，我們需要不斷的借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，才能更加充分的了解金屬材料中的結(jié)構(gòu)、成分和缺陷，充分發(fā)揮出金屬材料在各個(gè)領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)。所以金屬材料化學(xué)成分分析操作方法和操作手段在未來(lái)會(huì)變得更加便利，測(cè)量的結(jié)果也會(huì)越來(lái)越準(zhǔn)確，其未來(lái)的發(fā)展也會(huì)更加高效、健康。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上的分析研究發(fā)現(xiàn)，金屬材料化學(xué)成分分析是提高金屬材料性能的重要手段，通過(guò)對(duì)金屬材料化學(xué)成分的有效分析，能夠及時(shí)的了解和掌握金屬材料的特性，通過(guò)分析結(jié)果還能將金屬材料的性能和優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮出來(lái)，因此我們要不斷的引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)和儀器，進(jìn)一步對(duì)金屬材料化學(xué)成分分析技術(shù)進(jìn)行完善，提高其創(chuàng)新性與高效性，促進(jìn)金屬材料未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。

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