金属材料成分分析方法探讨

摘要：各行各业需求的金属材料日益增加，一系列高性能的新型金属材料因迅速发展的高科技技术应运而生。想要深入了解金属材料的组成成分和金属材料性能的应用特性，就必须对这些金属材料进行定量和定性的成分分析。文章阐述了分析金属材料成分的重要性，对传统金属材料成分分析技术和新型金属材料成分分析技术做了介绍。

关键词：金属材料；材料成分；传统分析技术；新型分析技术；金属属性 文献标识码：A

中图分类号：TG115 文章编号：1009-2374（2015）13-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.0331 分析金属材料成分的重要性

金属材料与国家的发展建设密不可分。金属材料凭借其广泛应用性这一特点在各行各业都出现供不应求的情况。对金属材料的成分进行分析，可以全面了解其金属特性、各种金属材料适合应用的行业和领域，使其充分发挥作用，避免浪费、节约成本，同时可以为日后更为新型的金属材料研制、开发奠定基础。

通过对金属材料成分进行分析，可以深入了解金属材料所表现出性能的原因和规律。因为金属材料各种不同成分的原子之间在晶体构造和结合键等方面存在差异，所以对其所表现出来的性能都各有不同。深入了解金属材料的组成成分，才能正确地对该种金属材料进行加工，在明确其组成成分的基础上，通过理论知识和生产实践找出最适合这种金属材料的加工方法。正确的金属加工方法不仅可以事半功倍，还可以充分保证金属材料的性能。在选择正确的金属加工方法后，还必须对加工出来的金属材料进行热处理。对金属材料的热处理不仅可以去除加工环节中出现的缺陷问题，更重要的是显著改善金属材料的性能。总之，正确分析出金属材料的成分，不仅可以充分发挥材料的性能，还可以降低生产成本，最大化经济利益。

2 传统金属材料成分分析方法

2.1 分光光度法

分光光度法是传统金属材料分析方法中最常见的一种方法，这种方法有完整的定律依据。通过定性、定量观察，计算被测物质在一定波长范围或特定波长处的发光强度或吸光度来确定金属材料的成分。实验中采用分光光度计，把波长分别不同的光均匀连续地照射到一种溶液中。这种溶液不是任何溶液都可以的，它在浓度上有一定的特殊性。通过观察不同波长被相应吸收的强度就可以定性得到金属材料的成分。

2.2 滴定分析法

滴定分析法是一种较为方便、快捷的分析金属材料成分的方法。这种分析金属材料成分的方法原理是通过向被测定溶液中添加已知精确浓度的标准溶液。直到被测物质和已知精确浓度溶液完全按照化学计量单位充分反应为止。待反应完全，记录下所消耗的已知浓度标准溶液体积，查出标准溶液的相关量就可以得出待测物质的含量。这种方法在目前仍可以准确、快速地分析出金属材料的成分。

2.3 原子光谱分析法

原子光谱分析法可以分为原子吸收光谱法和原子发射光谱法，是一种传统的分析金属材料成分的技术。原子吸收光谱法分析金属材料成分的原理是通过气态状态下基态原子的外层电子对可见光和紫外线的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量分析被测元素含量。这种测量方法特别适合对气态原子吸收光辐射，具有灵敏度高、抗干扰能力强、选择性强、分析范围广以及精密度高等优点。当然这种方法也有其缺陷，不能同时分析多种元素。令人不满意的方面还有对难熔元素测定时灵敏度不高，在测量一些复杂样品时的效果也不尽如人意。原子发射光谱法是利用光谱学分析金属材料成分的一种最为古老的方法。这种方法的原理是通过各元素离子或原子在电或热激发下具有发射出特殊电磁辐射的特性。这种方法是利用发射物来进行定性与定量的元素分析，其可以同时测定多种元素，以消耗较少的样品就可以达到测量目的，同时还可以较快地得到测定结果，一般检测整批样品时采用这种方法，但较差的精确度是其致命的缺点，并且只能检测金属材料成分，对于大多数非金属成分束手无策。

2.4 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法大多用来测定金属元素，也是一种比较传统的金属材料成分测定法。它的原理是：基态原子在没有被激发状态下会处于低能状态，而一旦被一定频率的辐射线激发就会变成高能状态，高能状态下会发射荧光，这种荧光的波长非常特殊，测定出这些X射线荧光谱线的波长就可以测定出样品的元素种类。测定出元素种类以后，把标准样品的谱线强度作为参照比较被测样品的谱线，即可以得出样品元素的确定、准确含量。X射线荧光光谱法确定金属材料成分的方法广泛应用在水质监测、环境科学、矿物、医学分析、生物制品等方面。

2.5 电分析法

电分析法也是一种传统的金属材料成分分析法。最初这种方法只是为了探究发生在金属电池中的化学反应，后来被用来测定金属材料成分。它所依据的原理是金属材料电性质和组成含量的关联性，但这种方法与其他分析金属材料成分的方法相比，因为实施的困难性、被干扰的高误差性而渐渐退出历史舞台。

3 新型金属材料成分分析方法

3.1 激光诱导等离子体光谱法

激光诱导等离子体光谱法分析金属材料成分不需要在复杂的设备上进行，对设备要求不高，因而投资不会很高。这种方法的优势是可以同时对多种元素进行测量，所以有较高的效率，多用这种方法测定不锈钢中的元素种类。使用范围较为狭窄是激光诱导等离子体光谱方法的唯一不足。

3.2 电感耦合等离子体质谱法

这种方法的发展要从20世纪70年代算起，其原理是分析材料中同位素和无机元素来达到分析出金属材料的成分。其具体过程是：电感耦合等离子体在高温状态下会发生电离。质谱仪优点非常显著，它可以达到快速、灵敏扫描的目的。运用一种接口技术将这两种特性巧妙地结合起来从而形成独特的分析技术。这种分析技术应用最广的是贵重、难熔、稀有的金属。电感耦合等离子体质谱法的优点是灵敏度高、操作简单、测定过程快速、准确度高；缺点是使用这种方法时成本会相当高，因此这种方法大多使用在较为特殊的金属中。

3.3 石墨炉原子吸收法

石墨炉原子吸收法也是一种新型的金属材料成分分析方法，它的原理是通过检测被特殊石墨所吸附原子的种类来确定金属材料成分。这种方法使用的原子化仪器是用特殊石墨材料制成的，并且对这些仪器的形状有特殊的要求，加工成类似杯子状或者管状以加大接触面积。测定过程中因为样品成分都进行了原子化，并且避免了原子浓度的稀释，所以这种测定方法具有很高的灵敏度，在其应用领域使用范围很广，尤其是对固体样品和少量样品的分析。

4 结语

综上所述，分析金属材料成分、了解其成分构成可以使金属的性能应用得到充分保障。如果想提高金属材料的性能，可以对其进行精确的成分分析，在确定该金属材料成分后，就可以选择正确的措施。本文主要探讨了金属材料成分分析的方法，从传统方法和新型方法两个方面着手，详细介绍了很多种金属材料成分分析的方法。在这些方法中，无处不体现科学技术的高度重要性。科学技术的应用在提高金属材料成分分析结果准确性的同时，还提高了其效率。与此同时，也应该清醒地认识到现有金属材料成分分析方法在效率和准确性上的不足，从这两方面着手不断探索新型技术手段进行金属材料分析。

参考文献

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[2] 李大为.金属材料成分分析方法现状与趋势[J].工业设计，2012，（3）.

[3] 陈文哲.材料现代分析方法与新材料技术的发展[J].理化检验，2012，（2）.

作者简介：李军（1986-），男，安徽阜阳人，浙江格洛斯无缝钢管有限公司助理工程师，研究方向：金属材料理化检验及工艺开发。

（责任编辑：陈 倩）endprint