金屬材料包括純金屬、合金、特種金屬等，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括航空、機(jī)械、計算機(jī)硬件等領(lǐng)域。隨著各行業(yè)對金屬材料的需求不斷增長，一些復(fù)雜的材料應(yīng)運(yùn)而生。金屬的成分組成是決定材料性能的主要因素，了解金屬成分及性能，才能更好的將材料應(yīng)用到產(chǎn)品中。

  在生產(chǎn)活動中，我們經(jīng)常要面對兩個問題，一是金屬是什么材質(zhì)，另一個是某個金屬材料是否符合想要的材料要求。通過對金屬材料的成分進(jìn)行分析，可以了解材料的成分，從而對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行，對于出現(xiàn)問題的產(chǎn)品進(jìn)行分析，還可以分析原因，消除隱患。

  金屬材料分析相關(guān)知識

  自然界中大約有70多種金屬，其中常見的有鐵、銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉛、鋅等。而合金是指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬結(jié)合而成，具有金屬特性的材料。常見的合金如鐵和碳所組成的鋼合金；鐵、鉻、鎳組成的不銹鋼；銅和鋅所形成的黃銅等。

  金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。

  黑色金屬又稱鋼鐵材料，包含純鐵，含碳 2%～4%的鑄鐵，含碳小于 2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

  鐵是地球上豐富且價廉的金屬元素，幾乎是所有的產(chǎn)業(yè)不可欠缺的基礎(chǔ)素材。從冰箱、廚具、洗衣機(jī)、鐵道、電車、鐵橋、船舶、電塔、樓宇、廠房、機(jī)械無不充斥著它的身影。

  有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小，具有良好的綜合機(jī)械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鈦合金、鋅合金等。作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、建筑業(yè)、電子工業(yè)、航空航天、核能利用等領(lǐng)域。

  金屬材料分析測試方法

  金屬材料的成分分析測試方法不斷的發(fā)展，由傳統(tǒng)的滴定法、分光光度法不斷發(fā)展到新型的測試方法，如等離子體發(fā)射光譜法，火花直讀光譜法等，由傳統(tǒng)一個一個元素測試，到現(xiàn)在可以同時測試多個元素，效率和準(zhǔn)確度不斷提高。其不同測試方法的原理及特點如下：

  1.分光光度法  

  分光光度法是一種對金屬元素進(jìn)行定量分析的分析方法，通過測定被測物質(zhì)的特定波長范圍內(nèi)的吸光度和發(fā)光強(qiáng)度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。具有應(yīng)用廣泛、靈敏度高、選擇性好，準(zhǔn)確度高、分析成本低等特點，缺點是一次只能分析一個元素。檢測儀器包括紫外分光光度計、可見光光度計，紅外分光光度計。

  2.滴定法

  滴定法是用一種標(biāo)準(zhǔn)濃度的試驗試劑對溶液中所包含的金屬成分進(jìn)行測試，在金屬中成分與試劑充分反應(yīng)后，就可以使其達(dá)到終的滴定終點。該方法適用于含量在1%以上各種物質(zhì)的測試。此方法主要缺點是效率不高。

  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(fā)射光譜法，是一種傳統(tǒng)的分析金屬材料成分的技術(shù)，原子吸收光譜法的原理是通過氣態(tài)狀態(tài)下基態(tài)原子的外層電子對可見光和紫外線的相對應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來定量分析被測元素含量。該方法特別適合對氣態(tài)原子吸收光輻射，具有靈敏度高、抗gan擾能力強(qiáng)、選擇性強(qiáng)、分析范圍廣及精密度高等優(yōu)點。但也有缺陷，不能同時分析多種元素，對難溶元素測定時靈敏度不高，在測量一些復(fù)雜樣品時效果不佳。

  原子發(fā)射光譜法的原理是通過各元素離子或原子在電或熱激發(fā)下具有發(fā)射出電磁輻射的特性。該法使用發(fā)射物來進(jìn)行定性定量分析元素，可以同時測試多種元素，消耗較少的樣品就可以達(dá)到測量目的，同時還可以較快的得到測得結(jié)果，一般檢測整批樣品時采用該方法，但較差的準(zhǔn)確度是其致命的缺點，且只能分析金屬材料的成分，對于大多數(shù)非金屬成分束手無策。

 

 4.X射線熒光光譜法

  X射線熒光光譜法大多數(shù)用來測定金屬元素，也是一種常見的金屬材料成分測定方法。其測試原理是：基態(tài)的原子在沒有被激發(fā)狀態(tài)下會處于低能態(tài)，而一旦被一定頻率的輻射線激發(fā)就會變成高能態(tài)，高能狀態(tài)下會發(fā)射熒光，這種熒光的波長非常，測定出這些X射線熒光光譜線的波長就可以測定出樣品的元素種類。把標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜線強(qiáng)度作為參照比較被測樣品的譜線，即可以測出元素的含量。該方法是定性半定量的方法，在金屬成分分析中主要作為大概含量的確定。

  5. 電感耦合等離子體光譜法

  電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是當(dāng)前使用廣泛的方法。其原理是利用金屬元素受到激發(fā)而產(chǎn)生電子躍遷，此躍遷會在譜線上表現(xiàn)出一定強(qiáng)度而進(jìn)行測定元素及含量，測試范圍廣且靈敏度高，分析速度快，準(zhǔn)確度高，可以在一條標(biāo)線下成批量樣品測試，及同時測試多個元素。

  6.火花直讀光譜法

  火花直讀光譜儀是用電?。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分懈髟貜墓虘B(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長，用光柵分光后，成為按波長排列的“光譜”，這些元素的特征光譜線通過出射狹縫，射入各自的光電倍增管，光信號變成電信號，經(jīng)儀器的控制測量系統(tǒng)將電信號積分并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由計算機(jī)處理，測試出各元素的百分含量。該法準(zhǔn)確度高，可進(jìn)行多元素同時分析，在一次激發(fā)和分析中同時獲得幾十種元素的定性和定量分析結(jié)果。簡單易行，分析速度快，可在20秒內(nèi)同時測量合金鋼或有色合金的幾十種元素含量，實時分析。不消耗昂貴的化學(xué)試劑或特種輔料。可以直接對固體樣品進(jìn)行測試。缺點是對樣品形狀尺寸有一定要求。