金属材料化学成分分析方法的发展探讨

庄倩

摘 要：目前金属材料已经在很多的领域中得到广泛应用，针对金属材料性能与特性的不同，应用的领域也有所差异，因此只有对金属材料化学成分进行分析，才能找到其正确的使用方法，本文主要阐述了金属材料化学成分分析的重要意义，介绍了几种常用的金属材料化学成分分析方法，并对其发展趋势进行展望。

关键词：金属材料;化学成分;分析方法

随着科学技术的不断发展进步，金属材料在各个领域中都有着广泛應用，其中比较常见的领域有汽车制造、机械制造、计算机硬件等，金属材料因为其本身的优势在各个领域中起到了十分重要的作用。

1 金属材料化学成本分析的重大意义

金属材料的性能决定其应用领域，而金属材料的性能又与金属材料的化学成分有着密切的关系，金属材料因为化学成分不同、结构不同，产生的形态和特性也有所差异，因此我们对其金属材料成分进行分析，主要有以下几点：

①金属材料化学成分分析，主要是了解其性能与成因，通过性能与成因可以找到其规律，做出总结。显微组织中，金属性能主要受到数量、分布、形态、大小、晶粒类型五大因素的影响，相对的晶粒结构会因为原子、晶体结构及原子结构的差异产生一定的变化，所以金属材料结构成分不同，性能也有很大差异;②金属材料的性能与加工要求也会受到金属材料化学成分的影响，因我们需要对其加工要求与性能进行了解，才能制定科学合理的方案，充分的发挥出金属材料性能优势，还能利于金属材料制造;③金属材料加工后的热处理技术也与金属材料的化学成分有着一定的关系，金属材料加工完成后的下一步就是热处理，金属材料通过热处理能够将其性能进一步完善，还能消除金属材料组织中存在的缺陷，但是热处理的使用过程中，无论是使用方法还是技术参数都与金属材料的化学成分有着密切关系，因此金属材料化学成分的分析研究对热处理技术有着重要的作用;④想要充分的发挥出金属材料的性能，对金属材料进行经济、科学、安全的使用，金属材料化学成分分析起到了重要的作用。

2 化学分析方法

金属材料化学分析方法随着分析技术的不断发展进步，种类越来越多，主要可以分为重量法、滴定法、分光光度法、X射线荧光光谱法、电分析法、原子光谱法、激光诱导等离子体光谱法等。其中比较常用的就是重量法、滴定法、分光光度法，以上几种方法的优势在于操作人员易于掌握，操作设备简单，实验人员对其方法的操作流程熟练掌握。后面几种方法是最近几年研究和发明的，随着日后我国科技的不断发展进步，各种先进的仪器设备应用效率越来越高、操作技术越来越先进，金属材料化学成分分析方法也会越来越完善。

2.1 重量分析法

重量分析法是金属材料化学成分分析方法中比较常用的一种方法，使用的时间也比较早，技术相对成熟，重量法的基本原理就是通过化学反应将金属材料中的元素进行转化，变成可以称量的化合物，然后通过过滤、烘干等流程，对其重量进行计算，重量法比较常用的几种元素测量为Si、S、P、Ag、Cu、Ni和Pb等。重量法对金属材料化学成分分析过程中，需要精准的对其进行沉淀和称量，才能保障测量结果的准确度。

2.2 滴定分析法

滴定分析法的主要原理就是利用显色剂对相互滴加的两种溶液终止反应进行判断，通过化学反应计量关系对金属元素含量进行测量。针对不同的化学反应机理，我们通常可以分为氧化还原滴定法、酸碱滴定法、沉淀滴定法、络合滴定法等。滴定法的操作成本比较低，操作流程简单，是一些中小型企业常用的金属材料化学成分分析法。该方法的缺点就是只能进行一种元素的分析，分析的时间比较长，微量元素的测量中不太适用，测量的结果与操作人员的技术水平有着很大的关系。

2.3 分光光度法

Beer-Lambert定律是分光光度法的基本理论，公式为A=KcL，溶液的吸光度在入射光强度不变的情况下，与溶液的浓度成正比，因此我们可以对吸光度的变化进行测量，计算出元素的浓度。在对测试样品进行测试之前，需要我们建立标准的溶液吸收光谱曲线，根据建立的曲线对测量元素浓度进行定量分析。目前经常使用的分光光度法分析仪器为红外、紫外、可见和原子吸收分光光度计。该种分析方法的优势在于操作灵敏度高、流程简单、应用范围光。该种方法的缺点也是只能分析单种元素，显色剂对其分析的结果有着重要的影响，同时不同元素之间还会相互的干扰，测量的结果存在一定的未知偏差。

2.4 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法的主要原理就是外层电子因为物质基态原子吸收特定波长的X射线后激发到高能态，高能下的电子状态很不稳定，很容易出现到基态或者低能态，并发射出荧光;通过我们对荧光强度进行分析，就可以对试样中元素含量进行确定，如果照射的X射线波长与原子辐射的荧光波长有所差异时，我们可以称其为非共振荧光，如果照射的X射线波长与原子辐射的荧光波长相同时，我们称为共振荧光，共振荧光在分析测量中应用的比较多。X射线荧光光谱法的优势在于分析速度快、分析方法简单、分析效果较好。但是该方法的缺点就是样品的质量要求比较高、一旦受到基体效应的影响，分析结果可能存在误差，分析完成后需要进行校正。

2.5 电分析法

电分析法主要利用金属材料和金属材料电性质含量、组成的关联性，有效分析金属材料中化学成分，但是电分析法的准确度不高，经常受到外界因素的影响，因此应用的比较少。

2.6 原子光谱分析法

原子光谱分析法是金属材料化学成分分析中最常见的一种方法，起到了十分重要的作用，通常情况下原子光谱分析法可以分为两种，原子吸收光谱法与原子发射光谱法。该方法的主要原理就是利用金属材料中元素的原子和离子不同，将其处于电极法及热激发法的状况下，该原子与离子能够发射出符合自身特性的电磁辐射，我们想要定量或者定性的分析该元素可以通过判断其发射出来的电磁辐射来完成，原子发射光谱法从某种角度上分析是比较古老和陈旧的光谱学科分支，该分析法有着分析速度快、选择性强、消耗样品少、同时测量的特点，因此原子发射光谱法在多批次、多组合的测量中应用十分广泛。

2.7 激光诱导等离子体光谱法

激光诱导等离子体光谱法是原子发射光谱的一种，也是目前比较新兴的一种分析技术，主要的原理指的就是在物质表面使用高功率激光产生瞬态等离子体，材料中的元素含量可以通过光谱仪等离子体辐射光谱进行分析和确定，该技术所用的设备比较简单，操作便利，可以对多种元素含量进行同时分析测定，分析效率比较高，同时针对一些比较特殊的远程测量也能满足，该技术的缺点就是应用的范围比较小，目前主要应用在不锈钢微量元素测量中。

3 金属材料化学成分分析方法的发展趋势

随着时代的不断发展，科技的不断进步，人们的需求也不断提升，我们需要不断的借鉴国外的先进技术，引进先进的设备，才能更加充分的了解金属材料中的结构、成分和缺陷，充分发挥出金属材料在各个领域中的优势。所以金属材料化学成分分析操作方法和操作手段在未来会变得更加便利，测量的结果也会越来越准确，其未来的发展也会更加高效、健康。

4 结束语

经过以上的分析研究发现，金属材料化学成分分析是提高金属材料性能的重要手段，通过对金属材料化学成分的有效分析，能够及时的了解和掌握金属材料的特性，通过分析结果还能将金属材料的性能和优势充分的发挥出来，因此我们要不断的引进更加先进的技术和仪器，进一步对金属材料化学成分分析技术进行完善，提高其创新性与高效性，促进金属材料未来的可持续发展。

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