各种金属材料成分分析方法现状与趋势

朱建军

摘  要：金属材料成分分析方法多种多样，金属材料的分析方法因材而异。本文对金属材料的发展背景进行了介绍，并且对常见的传统金属材料分析的传统方法和新方法进行了论述，对金属材料分析技术的发展现状以及发展趋势进行了相关分析。

关键词：金属材料;成分分析;方法;现状;趋势

1.引言

金属材料涉及领域广泛，大类包括纯金属、合金、金属间化合物以及特种材料等，在航空航天、现代机械等方面发挥着极其重要的作用。金属材料的发展对国家发展、国防建设有着十分重要的作用，因此，社会对其需求量在不断增长。随着科学技术的进步以及行业发展的要求，各种复杂的金属材料应运而生，同时，金属材料分析方法也随之不断发展，从传统方法到现今多种多样的分析技术，通过对金属材料的成分分析，全面了解金属材料的性能和内部构造，方便金属材料的设计研发。

2.金属材料成分分析的重要性

2.1 对金属材料的性能成因有深入的了解

金属材料成分分析可以帮助了解金属材料表征特性的成因，并且能够在大量分析数据的基础上发现金属特性的规律，为以后设计研发更加复杂的金属材料提供理论依据。金属材料性能从微观上有五个十分重要的影响因素，分别是金属晶粒的类型、大小、数量、分布以及形状。由于金属材料微观组织上的原子结构、晶体结构以及原子间的结合键存在很大的不同，在宏观上表现为金属材料性能的差异。

2.2 为金属材料加工方法的合理选择提供依据

对金属材料的化学成分进行分析之后，能够更好地了解分析金属的成分组成和基本特性，充分了解其性质，然后结合相关理论和工作经验确定合适的材料加工方法，来保证金属材料性能表达的最大化，达到事倍功半的金属制造效果。所以说，金属材料成分分析能够帮助选择合适的金属材料加工方法。

2.3 为金属材料热处理方法及设备的选择提供依据

为了使金属材料的性能得到充分的发挥，需要在完成金属材料加工之后，对金属材料进行热处理，同时，还能够对生产过程中产生的组织缺陷进行消除。然而，热处理的方式及工艺控制参数的确定需要有一定的科学依据，要根据金属材料的成分来确定热处理方法和设备。

2.4 保证金属材料应用的安全和经济

金属材料成分分析有利于金属材料性能的充分发挥，达到人们预期的使用效果，同时能够合理搭配金属的组成成分，降低金属制造成本，达到效益的最大化。

3.传统的金属材料成分分析方法

3.1 分光光度法

最为常见的传统金属成分分析方法是分光光度法，这种方法是以朗伯-比尔定律为基础设计的。能够对金属元素进行定量分析。分光光度法是利用不同波长的光线，照射被测物质离子溶液，通过对被测物质对不同波长光线的吸收强度进行测定，横坐标选取为波长，纵坐标选取为吸收强度，能够得到该物质的光谱吸收曲线，从而对该物质进行定量分析。该分析方法需要运用相关仪器，主要包括紫外分光光度计、红外分光光度计、可见分光光度计以及原子吸收分光光度计;而且需要选择合适的显色剂进行实验。

3.2 容量分析法

容量分析法又叫做滴定分析法，是利用标准浓度的试剂来测量待测溶液金属离子含量的方法。具体操作是，用一种能够与待测溶液发生反应的标准液向待测溶液中进行滴加，待其与待测溶液恰好完全反应时为止，此时称为到达滴定终点。此时标准溶液和待测物质满足一定的化学计量关系，通过测量消耗的标准溶液体积，利用化学反应方程式计算待测物质的含量。这种方法通用性强，且操作简便，适用范围广。

3.3 原子光谱分析法

原子光谱分析法包括两类，发射光谱法和吸收光谱法。原子发射光谱法是利用原子受到激发后能够放射出相应的光谱线，对于不同原子，其光谱线特征不同，从而可以判定相对应的金属材料。该方法能够对多种元素同时进行检测，而且分析速度快，样品损耗少，但准确度相对较低。而另一种方法是原子吸收光谱法。原子吸收光谱法利用处于气态的基态原子的外层电子可以吸收可见光和紫外光之间的光谱线，通过对相对应原子共振辐射线的吸收强度来对相应元素的含量进行分析。这种方法的灵敏度和精密度高、适用范围广、抗干扰能力强，但不适合多种元素的同时检测分析，因此对于复杂的样品，分析难度较大。

3.4 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法是利用处于高能态原子能够辐射相应特征波长荧光的特点进行元素分析的一种方法，元素种类可以通过检测辐射出的X射线荧光谱线的波长来确定，而元素含量能够通过测得的谱线强度进行确定。这一方法的适用范围广，在环境科学、生物制品、水质监测、医学分析等领域均有应用，但该方法受到基体效应的影响，对样品的均一性要求较高。

4.新兴金属材料成分分析方法

新兴的金属材料成分分析方法包括石墨炉原子吸收法、电感耦合等离子体质谱法和激光诱导等离子体光谱等。其中，石墨炉原子吸收法分析速度快，灵敏度高，能够对少量样品进行直接分析;电感耦合等离子体质谱法是现代金属材料成分分析方法中最为灵敏的元素分析法，但由于其使用成本较高，因此多用于对贵金属、稀有金属以及难熔金属等进行测量;激光诱导等离子体光谱的特点是操作简便，成本低廉，设备简单，可以进行多种元素的同时检测，但使用范围受限。

5.结语

总而言之，金属材料成分分析能够促进金属性能的改善。金属材料成分分析技术的发展，对于提高金属材料的性能，促进金属制品的发展具有重要意义。在本文中，通过金属材料成分分析的传统方法和新兴方法的相关介绍可以看出，科学技术的发展使得金属材料成分分析的效率和精准度得到了有效的提升。同时，我们也看到，金属材料成分分析技术也存在很多不足，需要不断发展和改进。

参考文献：

[1]薛广鹏.浅析金属材料的分析方法[J].科技资讯，2012（25）：84.

[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（03）：28.