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分享:合金化学成分的测定方法

2021-11-15 13:28:27 

由于许多原因,确定合金的确切化学成分是非常重要的,例如,当无法获得轧机测试证书或证书的有效性有问题时,可能需要验证关键部件是由正确的合金制成的。

有数百种不同的合金成分,每一种都有自己一套特定的性能。同一贱金属成分的某些合金往往具有非常不同的性能。其中一个例子就是不锈钢合金的抗酸腐蚀能力;有些合金钢对某些酸有很强的抵抗力,而另一些则不然。选择不正确的等级会导致突然和不可预测的失败。

正确识别一种合金的方法被称为阳性材料识别(PMI)。这是用来确定合金成分的各种技术和方法的总称。PMI可以定量地测定合金的元素组成,定性地测定合金的等级。有许多不同的技术用于确定合金成分,但在PMI工业中使用的两种主要技术,XRF和OES,将在下面进行讨论。

x射线荧光光谱法测定合金化学成分

x射线荧光光谱,或XRF,是PMI的一种方法,使用低能x射线扫描合金的化学成分。使用手持仪器,可以在几秒钟内确定合金的成分。

x射线激发了样品中的原子,原子发出荧光,产生次级x射线,这些次级x射线被反射到探测器上。这些反射的x射线的能量(或波长)可以用来精确地确定样品中含有哪些元素。因此,合金的成分可以由装置来确定。

必须指出的是,由于x射线与金属原子的高散射,x射线只能到达大约100微米的深度进入轻合金。随着合金密度的增加,该深度减小。因此,至关重要的是,材料的表面是代表散装材料。任何类型的表面涂层,如镀锌涂层,油漆或表面污染将极大地改变扫描的结果。

表1 - XRF的优点/缺点


用光谱法研究合金的化学成分

光学发射光谱,或称OES,是PMI的一种方法,在氩气存在的情况下在样品上产生火花。火花激发了样品中的原子。

这些被激发的原子发出特定频率的光,这些光被用来精确地确定合金的成分。可以在不使用氩气的情况下进行测量,但会牺牲结果的准确性。

OES的主要优点之一是它能够测量XRF无法探测到的轻元素。因此,OES是一种非常通用的测定合金化学成分的方法。


表1 - OES的优点/缺点

PMI可识别材料

XRF可以识别元素周期表上90%的元素,即比镁重的元素。PMI可以识别的一些典型合金如下所示。

铜合金

铝合金

钛合金

青铜和黄铜合金

铬钼合金

不锈钢合金

镍钴合金

XRF无法识别含有比镁轻元素(包括锂、铍、硼、碳、氮)的合金的确切成分,例如:

含锂铝合金

含铍铜合金

低碳钢

应该注意的是,尽管XRF不能检测这些元素,但有时仍然可以通过识别其他合金元素来识别合金。OES可以识别上述所有元素,包括含有碳、锂、硼、铍等轻元素的合金。