冶金仪器分析技术与应用

侯敬华

[摘要]冶金仪器分析技术的应用已经十分广泛，而国家对冶金仪器分析的标准、技术等方面也都有很多标准。本文首先介绍几种冶金仪器分析技术的标准，然后针对冶金仪器分析技术方法和应用方面加以探讨。

[关键词]冶金仪器，分析技术，技术应用

[中图分类号]F407.3 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0143-01

一、前言

冶金仪器分析技术目前已经应用于多个领域。国家也对冶金分析技术的机构进行扶持，近几年来冶金分析技术和应用已经得到显著成果。冶金仪器分析技术有很多种，如显微组织分析、表面分析等。并且在冶金仪器分析中要按照国家标准进行。

二、冶金仪器分析技术的标准探讨

我国一直对冶金材料的相关分析方法的标准非常重视。截止到八十年代，我国就已经基本完成对钢铁、有色金属、铁矿石、铁合金等冶金材料的分析标准的具体规定，而且在九十年代对此进行修订。我国的化学分析方法具有国家特色，并且实用性和可靠性很高，与其他国家相比我国的化学分析方法和技术并不落后，而且在国际上也得到了很高的认可。针对钢铁、铁合金和铁矿石等金属采取灵敏度高的分光光度的方法，在精确度和精密度方面的指标已经高于国际标准，这也证明了在几十年里我国在有机试剂合成方面的成果非常显著。

1 ISO分析方法标准

国家标准化相关部门经常召开会议对分析方法标准和技术进行探讨。针对冶金仪器的分析标准ISO接连发布70多项方法标准。并且ISO组织针对电感耦合离子体制进行研究，于2009年发布针对钢铁中铅、锑、锡等元素的分析方法标准，此方法灵敏度很高。在有色金属的分析方法标准，ISO并没有充分重视，也没有积极召开会议，因此其技术标准停留在上个世纪七八十年代左右。不过最近ISO对此领域逐渐重视起来，2005年到2008年间发布并修订了很多化学分析方法和标准。在铁合金方面也是在上世纪七八十年代制定初步标准，之后就没有进行修订。

而近几年来逐渐注重冶金仪器分析方法，ISO组织于1992年的第十四次会议上制定常规方法。常规方法就是指日常中仪器分析方法根据对应的溯源性进行确定，使原有的方法更加精确实用。使用红外线吸收的方法对硫和碳等进行测定，ISO还针对一些常规方法进行标准物质的校准，这些常规方法也被国家标准和JIS、ASTM使用。

2 JIS分析方法标准

JIS分析方法标准比较侧重于冶金材料分析，在铁合金、铁矿石等分析方法标准比ISO标准要多出很多，并且很多分析方法是九十年代就已经指定并且改善的，2007年到2012年间又多次进行修订。JIS分析方法标准除了化学方法，还有很多AAS、ICP等红外吸收的方法标准。如1975年就指定了钢铁材料的AAS分析方法标准，然后在2000年进行修订；1989年指定了钢铁磷、锰等十几种元素的ICP AES分析方法标准，并且在1997年进行修订，在2007年二次修订。目前流行的JIS B1258标准是对十三中元素的分析标准，此标准具有很高的精确度。

3 ASTM分析方法标准

ASTM分析方法对仪器分析方法比较重视。最近几年已经针对很多方法标准进行修订，也制定了很多新的方法标准，但是其中化学分析方法的标准还是停留在原来的标准。ASTM分析方法标准中包括对重量法、分光光度法和滴定法等化学方法的分析，也有直流离子体方法，而目前使用较为广泛的是ICP方法。ASTM针对原子发射光、XRF分析方法都制定了多种标准，包括不锈钢、铸铁、碳钢的分析标准，利用XRF对镀层的表面积质量和厚度进行分析。而对于铝合金、锌合金等方面，ASTM不仅有经典的化学方法标准，也制定了很多光学、电热原子光谱分析方法的标准。ASTM分析标准中，XRF和原子发射光谱的方式应用比较广泛，而ICP AES的分析方法标准则比较少。并且ASTM的多数仪器分析方法标准都是最近几年制定和完善的，而化学分析方法标准则是很多年以前制定的，其中化学仪器和方法已经比较落后。

三、冶金仪器分析技术方法

1 成分定量分析技术方法

国家研究冶金仪器分析技术方法的研究人员高达300多人，项目也逐渐增多。分析检测中心对成分定量分析也有了一定的研究，对检测结果有了进一步提高，并且能够针对不同产品的需求进行成分定量分析，更有力的支持项目和产品的开发。在成分定量分析方面，研究人员研发固体样品分析方法，利用对光源功率的激发、加强信号强度等方面的强化，在火花原子发射的开发上使用了实际中金属材料进行分析，对多种元素进行检测，并且诶检测时间能够保证在五分钟内。这种方法能够避免原来重复性的化学实验之前的处理，不仅能够提高效率，还能减少化学试剂浪费。实验室中使用微波消解技术对钢结构中铝和硼的检测，能够将分析时间缩短一倍。在对锰铁、铬铁、铌铁合金分析时，采用离心浇铸技术，该技术采用惰性气体进行保护，用铁作为溶剂，采用原子发射光谱进行分析，能够大大降低分析的时间。

2 显微组织分析技术方法

技术的发展已经将原有的技术方法淘汰掉，各种新型的分析方法也应运而生。目前分析方法多采取电子能量分析方法、电子花样分析法或者纳米技术方法等。电子花样分析方法已经在国际上建立标准，并且成为行业内的领先技术。

各种先进的分析技术方法能够更好的将仪器的组成、成分、状态、缺陷等方面显现出来，研究人员就可以针对这些信息不断进行改善。目前最常用的是原子、电子和纳米方向的技术。如原子像结构技术能够高分辨率对材料进行观测，其能够研究的可以达到非晶或者准晶的状态，甚至达到原子、单个空位的水平。还有一种技术方法是电子能量损失谱，虽然很多方法能够达到高分辨率的水平，但是却缺乏结构和化学成分信息，所以电子能力损失谱就应运而生了，TEM探针能够提供非常高的分辨率和结构信息。而纳米分析方法能够对类别和质量分数提供精确参数，扫描电镜、高分辨透射电镜等方法都能够做到小尺寸析出，并且能够得到精确信息，还能对过程进行观察和分析。

3 表面分析技术方法

由于环境保护和资源节约等方面的需求，要对冶金仪器的表面进行处理，如涂层、镀层要保证很薄，对环境没有破坏等。目前流行很多种新型表面分析技术，如闪镀、真空镀膜、氧化处理等技术，这些都能够在冶金仪器的表面镀上几纳米到几百纳米厚度的镀层，能够一定程度上保护仪器不被腐蚀。这些新型表面处理技术都能够降低成本，节约资源，并且对环境的污染很小。冶金仪器表面的防腐能力主要是由表面状态来决定的，为了更好的提高表面处理技术的水平，提高冶金仪器表面的质量，就需要对表面和镀层的情况进行分析，对表面的耐腐蚀性和缺陷进行研究和改善。

四、冶金仪器分析应用方面的研讨

对冶金仪器分析的应用方面主要是针对力学性能和技术开发方面的考虑。力学性能是对冲击、拉伸和硬度方面进行测试，可以在不同领域、级别和尺寸的冶金仪器进行对比，这样利于对冶金仪器力学性能的认识，并且对缺陷进行完善。而力学技术开发是对冶金仪器的研发、生产、推广的提高。相关研究人员要对技术难题进行攻关，多个部门协作对新方式进行探索，逐渐探索新的分析技术和科学发展方式。

五、结束语

综上所述，冶金仪器的分析技术和应用方面都存在着一定问题和不足，而国家相关研究部门的技术人员也在进一步的研发和改善过程中，相信在不久的以后，我国的冶金仪器分析技术会在国际上处于领先水平。

参考文献

[1]曹宏燕，冶金材料仪器分析方法国内外标准的进展[M]，2013

[2]黄志勇，杨妙峰，庄峙厦，等，利用铅同位素比值判断丹参不同产地来源[J]，分析化学，2003，31（9）：1036-1039