各種金屬材料成分分析方法現狀與趨勢

摘要：用于金屬材料成分分析的方法比較多，當金屬材料類型不同時，通常需要的分析方法也會有差異。本文對最近幾年來經常用到的傳統的金屬材料分析方法進行綜述。并簡要介紹最新的分析方法及金屬材料分析技術的發展趨勢。

關鍵詞：金屬材料 金屬成分 分析方法

中圖分類號；TGI 文獻標識碼；A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0143-01

引言

金屬材料包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等，可以廣泛應用于各個領域，包括航空、機械、計算機硬件等領域。隨著各行業對金屬材料的需求不斷增長，一些復雜的金屬材料應運而生。這些高端而復雜的金屬材料通常具有比較優良的性能，而對這些金屬材料的成分進行表征分析，可以深入了解材料的組成元素及其內部構造，可以為我們更好地去研發設計復雜的金屬材料提，供依據。由于各種分析方法眾多，在表征金屬材料的成分時選擇有效的分析方法就顯得格外重要，而這正需要我們對各種金屬材料成分分析方法的特點了然如胸。下面從三方面對國內外常用和新發展的分析方法進行綜述，并總結其發展趨勢。

1金屬材料成分分析傳統方法

自從金屬材料開始應用在人類社會的生產實踐中以來，人們就一直在尋找各種途徑與方法對這些金屬材料進行深入的了解與認識。隨著人類社會的進步，金屬材料的分析方法也發生了巨大變化，在這其中有傳統的分析方法也有最新發展起來的分析方法。傳統的金屬成分分析方法包括分光光度法、滴定法、原子發射光譜法和吸收光譜法、x射線熒光光譜法、電化學分析法以及上述方法的一些聯用分析技術及方法。下面對其一一進行介紹分析。

1.1分光光度法.

分光光度法是基于Lambert-Beer定律而對金屬元素進行定量分析與表征的分析方法。在分光光度法中，會用到不同波長的光，并將其連續射入含有金屬離子的溶液中，與此同時會得到不同波長所對應的吸收強度，如果以吸收強度(A)為縱坐標，波長(入)為橫坐標，我們就可以繪出該金屬離子的吸收光譜曲線，通過這一曲線就可以對溶液中的金屬離子進行定量分析，得到其濃度和含量。但是在利用該方法時，需要選擇合適的顯色劑。李在均等人合成了用于測定鋁合金中微量銅的對氯偶氮安替比林。這一顯色劑的使用得到了比較好的分析效果。

1.2滴定分析法

滴定法是一種傳統的金屬材料成分分析方法，指的是用一種具有標準濃度的試劑去測量含有金屬離子溶液中的金屬離子含量。當金屬離子與標準試劑反應完全后，即達到滴定終點。滴定終點是標準試劑與待測金屬離子恰好完全反應時的化學計量點。這種分析方法簡便快捷，現在仍有一定通用性。張會兵等人口介紹了一種用于測量海綿鐵中金屬鐵元素含量的方法，他們用的是滴定方法中的一種：重鉻酸鉀一三氯化鐵容量法，分析結果與理論值相符。

1.3原子光譜分析法

1.3.1原子發射光譜法

原子發射光譜法(AES：atomic emis-sion spectrometry)指的是依據元素的原子或離子在一定條件下受到激發后而會向外發_出具有一定特征的光譜線，并利用該光譜線對金屬材料進行定量分析的一種方法。原子發射光譜法在光譜分析方法的各個分支中是屬于比較傳統的一直，這一方法可以用來分析金屬材料中的硫碳等元素，效果較好。

1.3.2原子吸收光譜法

原子吸收光譜法(ABS：atomic absorp-tion sPectrometry)是根據處于氣態的基態原子的外層電子對可見光和紫外光之間的譜線進行吸收，然后對此吸收強度進行分析以定量得出金屬成分的一種分析方法，其中火焰原子吸收光譜法是目前比較常用的一種原子吸收光譜法。

1.4x射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法是一種利用金屬元素外層高能電子在做減速運動時或金屬原子內層電子在進行躍迂時所產生電磁輻射波，然后金屬原子對此電磁輻射波進行吸收并發射出相應的特征譜線的分析方法。由于x射線熒光光譜法的分析范圍比較廣，且可以對金屬材料的成分進行快捷的分析而得到了廣泛地使用。但該方法要求較高的樣品均一性，并受到基體效應的影響，因而操作過程要求比較嚴格，通常需要進行一定程度地校正。

1.5電化學分析法

電化學分析法是一種利用了金屬材料的組成和含量與金屬材料的電化學性質具有一定的關聯性而發展起來的金屬材料成分分析方法，這一方法的初衷是研究含有金屬材料的化學電池中所發生的一些現象。但由于用電化學分析方法對金屬材料的成分進行分析時的準確度較低，且操作起來不方便，受外界環境的影響較大，現已較少運用。

2金屬材料成分分析新方法

以上幾種傳統的分析方法由于精確度有待提高，前人在此基礎上發展了如下的幾種新方法。

2.1電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法是最近發展起來的一種最靈敏的元素分析方法，現在主要用于痕量和微量元素的定量測定，比如對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。

2.2激光誘導等離子體光譜法

該方法是最近才發展起來的一種原子發射光譜法，其裝置構造簡單，便于操作，可以對金屬材料中的多種元素進行同時測量，提高了測量效率，并可以滿足在線測量分析的需要，這一方法可以用來測量不銹鋼中的微量元素。

2.3電感耦合等離子原子發射光譜法

電感耦合等離子原子發射光譜法也是一種新型的原子發射光譜法，是指利用金屬元素受到激發而產生電子躍遷，此躍遷會在譜線上表現出一定強度而進行測量的方法，其測量范圍較廣且靈敏度高。

2.4石墨爐原子吸收法

該方法是一種新型的原子吸收分析法，共分析速度快，操作簡便。這一方法可以用來測量航空材料銅合金中的微量元素——鉛，并且所得結果與常規方法測量結果基本一致。

3金屬材料分析方法的發展趨勢

隨著金屬材料的復雜性越來越強，各種痕量元素的快速與簡便測量變得愈加重要，而現有的一些傳統方法由于操作復雜，靈敏度不高和受外部環境影響較大已漸漸少用。據此分析，金屬材料的分析方法也會朝著快捷、方便、高精度地方向發展。

4結語

本文對金屬材料成分分析方法進行了綜述，包括傳統與新型的分析方法，對比了兩大類型方法的使用特點，并在分析的基礎上結合相關的研究經驗，總結出了金屬材料分析方法的發展趨勢。

參考文獻

[1]李在均，侯永根，潘教麥.對氯偶氮安替比林與銅顯色反應的研究及應用[J].冶金分析.2004，24(3)：8～11.

[2]張會兵，楊宗祥，杜延福.三氯化鐵一重鉻酸鉀容量法快速測定海綿鐵中金屬鐵量[J].山東冶金.2006，28(3)；40-41.