金属材料常用分析方法.
金属材料化学成分分析的几种方法
金属材料化学成分分析的几种方法
化学成分是决定金属材料性能和质量的主要因素。
因此，标准中对绝大多数金属材料规定了必须保证的化学成分，有的甚至作为主要的质量、品种指标。
化学成分可以通过化学的、物理的多种方法来分析鉴定，目前应用最广的是化学分析法和光谱分析法，此外，设备简单、鉴定速度快的火花鉴定法，也是对钢铁成分鉴定的一种实用的简易方法。
一．化学分析法
根据化学反应来确定金属的组成成分，这种方法统称为化学分析法。
化学分析法分为定性分析和定量分析两种。
通过定性分析，可以鉴定出材料含有哪些元素，但不能确定它们的含量；定量分析，是用来准确测定各种元素的含量。
实际生产中主要采用定量分析。
定量分析的方法为重量分析法和容量分析法。
重量分析法：采用适当的分离手段，使金属中被测定元素与其它成分分离，然后用称重法来测元素含量。
容量分析法：用标准溶液（已知浓度的溶液）与金属中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。
二．光谱分析法
各种元素在高温、高能量的激发下都能产生自己特有的光谱，根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定金属的化学成分及大致含
量的方法，称光谱分析法。
通常借助于电弧，电火花，激光等外界能源激发试样，使被测元素发出特征光谱。
经分光后与化学元素光谱表对照，做出分析。
三．火花鉴别法
主要用于钢铁，在砂轮磨削下由于摩擦，高温作用，各种元素、微粒氧化时产生的火花数量、形状、分叉、颜色等不同，来鉴别材料化学成分（组成元素）及大致含量的一种方法。
金属材料的物理性能测试与分析
金属材料的物理性能测试与分析一、引言金属材料是人类广泛应用的一种材料，其物理性能的大小和稳定性对材料使用的成本和效能有重要影响。
因此，对金属材料物理性能的测试和分析一直是材料科学研究和工程应用的重要方向之一。
本文将从金属材料的物理性能测试入手，探讨金属材料的物理性能测试和分析方法。
二、金属材料的物理性能测试金属材料的物理性能包括强度、韧性、硬度、延展性、弹性模量、热膨胀系数、导热系数、电阻率等。
不同的金属材料需要采用不同的测试方法来评估其物理性能。
1.强度测试金属材料的强度指在受到力的作用下抵抗变形的能力。
强度测试通常采用拉伸试验机来进行，将试样放入拉伸试验机中，施加拉力使拉伸试样达到破裂。
通过测量试样破断前的负载和试样的初置长度，可以计算出材料的抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等强度指标。
2.韧性测试金属材料的韧性指材料塑性变形能力的大小，即抵抗断裂的能力。
韧性测试可采用冲击试验机来测量。
在冲击试验机中，用落锤冲击试样，记录落锤对试样造成的能量消耗，以及试样破裂时的温度变化，可计算出材料的冲击功值、静态韧性等韧性指标。
3.硬度测试金属材料的硬度指材料在受到外力作用下，抵抗表面形变的能力。
硬度测试常用的方法包括洛氏硬度测试和布氏硬度测试。
洛氏硬度测试通过钻头在试样表面留下的印痕的大小来评估材料的硬度。
而布氏硬度测试则通过钢球在试样表面留下的印痕的大小来评估材料的硬度。
4.延展性测试金属材料的延展性指材料在受到应力的作用下，能够发生塑性变形的程度。
延展性测试可采用扭转试验机、冲击试验机等设备来进行。
5.弹性模量测试金属材料的弹性模量指材料在受到外力作用下，通过恢复变形和应力的能力。
弹性模量测试可采用万能试验机，根据受压状态下的应力和应变关系来计算出弹性模量。
6.热膨胀系数测试金属材料的热膨胀系数指材料在温度变化时，长度变化与温度变化之比。
热膨胀系数测试可通过光栅标法、差异式热分析法等方法来进行。
7.导热系数测试金属材料的导热系数指材料在温度变化时，单位时间内通过材料的热量。
金属材料成分分析方法
金属材料成分分析方法金属材料成分分析方法是金属材料研究中的重要环节，可以通过对金属材料中各元素的含量进行准确分析，以确定金属材料的组成，从而为材料的性能评估、质量控制和研究提供支持。
现代金属材料成分分析方法有多种，本文将对其中几种常见的方法进行介绍。
一、化学分析法1.比重法：比重法是通过测量金属材料在不同溶液中的比重来确定样品的成分。
比重法可以根据样品的密度与已知含量标准曲线进行对比，以确定各元素的含量。
2.水溶液电导法：水溶液电导法是通过测量金属材料在水溶液中的电导率来确定样品的成分。
根据不同元素的电导特性，可以通过电导率与含量之间的关系确定各元素的含量。
3.滴定法：滴定法是通过溶液中的滴定剂与金属材料反应来确定样品的成分。
滴定法可以根据反应的滴定量与已知标准溶液的滴定量进行对比，以确定各元素的含量。
二、光谱分析法1.火焰光度法：火焰光度法是通过测量金属材料在火焰中产生的特定波长光线的强度来确定样品的成分。
不同元素在火焰中产生的光线具有特定的波长，通过测量不同波长光线的强度可以确定各元素的含量。
2.原子吸收/发射光谱法：原子吸收/发射光谱法是通过测量金属材料在光谱仪中的吸收或发射特定波长光线的强度来确定样品的成分。
不同元素在光谱仪中产生的光线具有特定的波长，通过测量不同波长光线的强度可以确定各元素的含量。
三、质谱分析法质谱分析法是通过将金属材料样品转化为气态或离子态，在质谱仪中进行质量分析，来确定样品的成分。
质谱分析法通常包括质谱仪前处理、样品离子化和质谱仪测量等步骤，可以准确测定样品中各元素的含量。
四、X射线衍射法X射线衍射法是通过照射金属材料样品，测量样品对X射线的衍射图样，从中得到样品的物相信息和晶格参数。
根据衍射图样的特征，可以推导出样品中各元素的含量和晶体结构。
除了上述方法外，还有电子探针分析法、电磁感应法、拉曼光谱法等。
这些方法各有优势和适用范围，可以根据具体需求选择合适的方法进行金属材料成分分析。
金属材料检测技术
金属材料检测技术金属材料检测技术是指通过各种手段和方法对金属材料进行质量分析和性能评估的技术。
随着现代工业的发展和对金属材料性能要求的提高，金属材料检测技术也日益重要。
本文将介绍几种常用的金属材料检测技术。
首先，金属材料的化学成分是影响其性能的重要因素之一。
常见的金属材料化学成分分析方法有光谱分析和化学分析。
光谱分析主要包括原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱和质谱等方法，可以准确测定金属材料中各元素的含量。
化学分析则是通过化学反应来确定金属材料中元素的含量，如重量法、滴定法等。
其次，金属材料的物理性能对其使用性能也有很大的影响。
常见的金属材料物理性能检测技术包括强度测试、硬度测试和电性能测试。
强度测试主要包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试。
拉伸试验可以测定金属材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能指标。
硬度测试则可以测定金属材料的硬度值，常见的测试方法有布氏硬度测试、巴氏硬度测试和洛氏硬度测试。
电性能测试主要用于测定金属材料的导电性能和磁性能，包括电阻率测试、电导率测试和磁化率测试等。
此外，金属材料的缺陷检测也是金属材料检测技术的重要内容。
常见的金属材料缺陷检测技术有超声波检测和射线检测。
超声波检测利用超声波在金属材料中的传播特性对其内部缺陷进行检测，广泛应用于焊接接头、铸件和板材等金属材料的质量检测。
射线检测则利用X射线或γ射线对金属材料进行透射检测，可以检测到金属材料中的内部缺陷和异物。
综上所述，金属材料检测技术涉及的内容非常广泛，包括化学成分分析、物理性能测试和缺陷检测等。
这些技术的应用可以帮助工程技术人员更加准确地评估金属材料的质量和性能，为工程设计和生产提供有力的支持。
随着科技的不断进步，金属材料检测技术将会越来越精确和高效，为金属材料的开发和应用提供更好的保障。
金属材料的表征方法
金属材料的表征方法
金属材料的表征方法是指通过一系列实验和测试手段来对金属材料的性能和特
征进行评估和描述的方法。
以下将介绍几种常用的金属材料表征方法。
1. 金相显微镜分析：金相显微镜分析是通过显微镜观察金属材料的显微结构来
评估其组织和晶粒结构的方法。
通过金相显微镜可以观察到晶粒形状、尺寸、分布以及可能存在的缺陷、差异相等信息，从而判断材料的组织性能。
2. 表面形貌分析：金属材料的功能常常与其表面形貌密切相关。
通过扫描电子
显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等技术，可以观察金属材料的表面形貌
特征，如粗糙度、颗粒分布、表面缺陷等，用于研究材料的摩擦、磨损性能、润湿性等方面。
3. 机械性能测试：金属材料的力学性能对其应用起着重要的作用。
通过拉伸试验、硬度测试、冲击试验等方法，可以评估金属材料的强度、韧性、硬度等机械性能，进而确定其适用范围和使用条件。
4. 化学成分分析：金属材料的化学成分对其性能和用途有着决定性影响。
常用
的化学成分分析方法包括光谱分析（如光电子能谱分析和X射线荧光光谱分析）、质谱分析、电化学分析等。
5. 热分析：热分析是一种通过对金属材料在高温或恒定温度条件下的热行为进
行分析的方法，主要包括差热分析、热重分析等。
通过热分析可以获得金属材料的热膨胀系数、热稳定性、相变温度等信息。
综上所述，金属材料的表征方法有很多种。
通过这些方法，我们可以评估金属
材料的组织结构、表面形貌、机械性能、化学成分和热行为等方面的特征，帮助我们更好地理解和应用金属材料。
金属材料分析方法
金属材料分析方法金属材料分析是对金属材料进行结构、组织、性能以及成分等方面的分析研究。
目前，金属材料分析方法主要包括显微组织分析、化学成分分析、物理性能测试和表征分析等多个方面。
显微组织分析是对金属材料的微观结构进行观察和分析。
常用的显微组织分析方法有光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等。
其中，光学显微镜是最常用的分析工具之一，通过观察金属材料的组织结构、晶粒形貌、晶界等可以获得很多有用信息。
扫描电镜和透射电镜则可以进一步提高分辨率，观察更加微观的细节，如晶格结构和纳米级的颗粒等。
化学成分分析主要是测定金属材料中各元素的含量和成分。
常用的化学成分分析方法有光谱分析、质谱分析和化学分析等。
光谱分析方法包括光电子能谱、X射线荧光光谱和光电子能谱等，它们可以快速准确地测定金属材料中的元素组成。
质谱分析则可以利用质谱仪测定金属材料中各元素的质量比，从而得到它们的相对含量。
另外，化学分析方法可以利用化学反应和滴定等方法来分析金属材料中的元素含量，如酸溶解法和氧化法等。
物理性能测试是对金属材料的物理性能进行研究和测试。
常用的物理性能测试方法包括力学性能测试、热力学性能测试和电磁性能测试等。
力学性能测试主要包括拉伸试验、硬度测试和冲击试验等，可以获得金属材料的强度、韧性、硬度等力学性能指标。
热力学性能测试可以通过测量金属材料的热膨胀系数、热导率和比热容等参数来了解其热性能。
电磁性能测试则可以研究金属材料的导电性、磁性和电磁波吸收性等。
表征分析主要是利用先进的仪器和技术手段对金属材料进行综合的分析表征。
常用的表征分析方法有电子探针微区分析、X射线衍射和原子力显微镜等。
电子探针微区分析可以通过探針的扫描，获得金属材料中元素的分布信息。
X射线衍射可以得到金属材料的晶体结构、晶格参数和晶体取向等信息。
原子力显微镜则可以观察金属材料的表面形貌和表面结构，获得表面形貌和纳米级的颗粒信息。
总结起来，金属材料分析涉及到显微组织分析、化学成分分析、物理性能测试和表征分析等多个方面。
金属材料成分分析
金属材料成分分析金属材料是工程中常用的材料之一，其成分分析是对金属材料进行研究和应用的重要基础。
金属材料的成分分析主要包括化学成分分析和物理成分分析两个方面。
化学成分分析是指对金属材料中各种元素的含量进行定量或半定量的分析，而物理成分分析则是对金属材料的晶体结构、晶粒大小、缺陷等进行分析。
本文将重点介绍金属材料成分分析的方法和意义。
一、化学成分分析。
1.1 光谱分析法。
光谱分析法是一种常用的化学成分分析方法，它包括原子吸收光谱分析、原子发射光谱分析、荧光光谱分析等。
这些方法通过测量金属材料中各种元素在特定波长下的吸收、发射或荧光情况，来确定元素的含量。
光谱分析法具有快速、准确、无损伤等优点，适用于广泛的金属材料成分分析。
1.2 化学分析法。
化学分析法是通过化学反应来定量或半定量地分析金属材料中各种元素的含量。
常用的化学分析方法包括滴定法、显色滴定法、络合滴定法等。
这些方法需要进行样品的前处理，操作流程较为复杂，但可以获得较高的分析精度。
二、物理成分分析。
2.1 电子显微镜分析。
电子显微镜分析是一种常用的物理成分分析方法，它可以对金属材料的晶体结构、晶粒大小、缺陷等进行观察和分析。
透射电子显微镜可以观察材料的晶格结构，扫描电子显微镜可以观察材料的表面形貌和晶粒大小。
电子显微镜分析可以为金属材料的性能提供重要的微观结构信息。
2.2 X射线衍射分析。
X射线衍射分析是一种利用X射线对金属材料进行晶体结构分析的方法。
通过测量材料对X射线的衍射图样，可以确定材料的晶格常数、晶体结构类型等信息。
X射线衍射分析对于金属材料的晶体结构研究具有重要意义。
三、成分分析的意义。
金属材料的成分分析对于材料的性能和应用具有重要的意义。
通过成分分析，可以了解材料中各种元素的含量和分布情况，为材料的制备和加工提供重要的参考。
同时，成分分析还可以帮助研究人员了解金属材料的微观结构和性能，为材料的改性和优化提供依据。
四、结语。
金属材料成分分析是对金属材料进行研究和应用的重要基础，化学成分分析和物理成分分析是常用的分析方法。
金属材料成分检测
金属材料成分检测金属材料成分检测是指对金属材料的化学成分进行分析和检测，以确定其所含元素的种类和含量。
金属材料的成分对其性能和用途有着重要的影响，因此成分检测在金属材料生产和加工过程中具有非常重要的意义。
一、成分检测的方法。
目前，常用的金属材料成分检测方法主要包括化学分析法、光谱分析法和仪器分析法。
1. 化学分析法。
化学分析法是通过化学反应来确定金属材料中元素的含量，常用的化学分析方法包括滴定法、络合滴定法、沉淀法等。
这些方法操作简单，成本低廉，但需要较长的分析时间，且对操作人员的技术要求较高。
2. 光谱分析法。
光谱分析法是利用金属材料中元素的特征光谱线来确定其成分，包括原子发射光谱分析法（AES）、原子吸收光谱分析法（AAS）和光电子能谱分析法（XPS）等。
这些方法具有分析速度快、准确度高的优点，但设备成本较高，对操作环境要求严格。
3. 仪器分析法。
仪器分析法是利用各种分析仪器对金属材料进行成分检测，包括质谱仪、X射线荧光光谱仪、电子探针微区分析仪等。
这些仪器具有高灵敏度、高分辨率和自动化程度高的特点，但需要专业的操作人员进行操作和维护。
二、成分检测的意义。
金属材料成分检测的意义主要体现在以下几个方面：1. 保证产品质量。
通过成分检测，可以确保金属材料的成分符合产品标准和技术要求，保证产品质量稳定。
2. 提高生产效率。
成分检测可以及时发现材料中的杂质和不良元素，避免因材料质量不合格而导致的生产事故和损失，提高生产效率。
3. 保障产品安全。
部分金属材料中含有有害元素，如铅、汞等，通过成分检测可以及时发现并加以控制，保障产品使用安全。
4. 促进技术创新。
成分检测可以为新材料的研发和应用提供重要的数据支持，促进技术创新和产业升级。
三、成分检测的应用。
金属材料成分检测广泛应用于钢铁、有色金属、合金等各种金属材料的生产和加工领域，包括建筑、航空航天、汽车制造、电子电器等行业。
1. 钢铁行业。
在钢铁行业，成分检测对于保证钢铁产品的强度、韧性、耐腐蚀性等性能具有重要意义，可以有效提高钢铁产品的使用寿命和安全性。
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极高的灵敏度
元素检出限低，可以满足6N或7N以上超纯半导体材料的分析要求 采用很方便的进样杆推进式进样方式，更换样品时不必破坏离子源的真空 可满足多种尺寸的棒状或块状固体样品的分析需要
缺点
对样品的尺寸形状要求较高，制样时要求样品必须有一个直径15mm或以上的平面
区域、且样品表面平整，粗糙度较小
质量分析器
进行能量分离，并由电磁质量分析 器基于质荷比进行质量分离。
Байду номын сангаас～Confidential and Proprietary～
2 2019/1/6
GDMS 优缺点
优点
直接分析固体样品，样品的制备和处理简单；不需要将样品处理成水溶液进行分析 可进行全元素分析，可分析元素周期表上的70多种元素，从轻元素到重元素都具有
13 2019/1/6
ICP-MS结构示意图
～Confidential and Proprietary～
14 2019/1/6
ICP-MS优缺点
与ICP-AES的区别： ICP-MS测量的是离子质谱，提供在3-250amu范围内每一个原 子质量单位（amu）的信息，还可以进行同位素测定。而ICP-AES测量的是光学光 谱（120-800nm）。
要求样品表面光滑平整，否则样品与密封圈接触不良，造成密封不好，外界空气可 能会渗漏进去，不能维持内部真空系统所需的压力，等离子体不稳定，样品就不能被 可靠检测
3 2019/1/6
～Confidential and Proprietary～
株洲钽材料的GDMS
～Confidential and Proprietary～
～Confidential and Proprietary～
8 2019/1/6
～Confidential and Proprietary～
9 2019/1/6
～Confidential and Proprietary～
10 2019/1/6
ICP-AES
电感耦合等离子体发射光谱仪（Inductive Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, ICP-AES)：试样中气态原子（或离子）被激发以后，其外层电子辐射跃迁所发射的特 征辐射能（不同的光谱），来研究物质化学组成的一种方法，是光谱分析的一种。
4 2019/1/6
XRD
X射线衍射（X-ray diffraction，XRD），通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图 谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。
X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐，主要有连续X射线和特征X射线两种。样品 晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影 响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的 衍射线。分析精度大于样品成分的5%。
～Confidential and Proprietary～
11 2019/1/6
ICP-AES可测定的元素
～Confidential and Proprietary～
12 2019/1/6
ICP-MS
(Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometer)
～Confidential and Proprietary～
～Confidential and Proprietary～
15 2019/1/6
SEM的工作原理
电子光学系统 • • 由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件 组成。 其作用是用来获得扫描电子束，作为信号的激发 源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫 描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直 径。 检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然 后经视频放大作为显像系统的调制信号。普遍使 用的是电子检测器，它由闪烁体，光导管和光电 倍增器所组成 真空系统和电源系统 • 真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工 作，防止样品污染提供高的真空度，一般情况 下要求保持10-4-10-5 Pa的真空度。 • 电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路 所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的 电源。
根据布拉格公式:
nλ=2dsinθ
改变分光晶体与荧光X射线之间的角度 即可探测到不同波长的特征荧光X射线
～Confidential and Proprietary～
6 2019/1/6
XRF的组成
• • X射线发射系统：主要部件是X射线管，在高压和电流作用下，产生出极高强度X射 线，用于激发样品。 冷却系统：用于冷却产生大量热的X射线管，X射线的发生效率为0.2%。X射线管消 耗的电能几乎全部转化为热量，因此，在X射线管工作时，必须保证冷却系统运转 正常。 样品传输系统：将放置在样品盘中的样品传输到测定位置。 分光检测系统：把样品产生的X射线荧光用分光元件和检测器进行分光、检测。 计数系统：统计、测量检测器检测出的信号，同时也可以除去过强的信号和干扰线 。 真空系统：将样品传输系统和分析检测系统抽成真空，使检测在真空中进行，避免 强度的吸收损失 控制和数据处理系统：对各部分进行控制，并处理统计测量的数据，进行定性、定 量分析，打印结果。
金属材料常用分析检测方法
Ver1.0
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1 2019/1/6
GDMS
辉光放电质谱法（glow discharge mass spectrometry，GDMS）：将具有平整表面的 被测样品作为辉光放电的阴极，样品在直流或溅射或脉冲辉光放电装置中产生阴极 溅射，被溅射的样品离子离开样品表面扩散到等离子体中，通过各元素质荷比和响 应信号的强弱，对被分析元素进行定性和定量分析的一种分析方法。 主要组成：离子源、质量分析器、检测系统
• • • • •
～Confidential and Proprietary～
7 2019/1/6
影响分析精度的因素
• • • • • • • 采样位置、样品大小、缩分导致的样品代表性问题 样品加工过程中的污染 样品与标样基体差异导致的误差 仪器系统误差（系统稳定性 如电流电压稳定性） 分光精度不高导致的谱线重叠产生误差 检测器的质量 检测方法
满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=nλ
物相分析、结晶度、晶向分析、晶粒尺寸、晶格常数
～Confidential and Proprietary～
5 2019/1/6
XRF
X射线荧光光谱分析(X Ray Fluorescence，XRF）：人们通常把X射线照射在物质上而产
生的次级X射线叫X射线荧光（X—Ray Fluorescence），而把用来照射的X射线叫原级X射线。