由于許多原因,確定合金的確切化學(xué)成分是非常重要的,例如,當(dāng)無法獲得軋機(jī)測試證書或證書的有效性有問題時(shí),可能需要驗(yàn)證關(guān)鍵部件是由正確的合金制成的。
有數(shù)百種不同的合金成分,每一種都有自己一套特定的性能。同一賤金屬成分的某些合金往往具有非常不同的性能。其中一個(gè)例子就是不銹鋼合金的抗酸腐蝕能力;有些合金鋼對某些酸有很強(qiáng)的抵抗力,而另一些則不然。選擇不正確的等級(jí)會(huì)導(dǎo)致突然和不可預(yù)測的失敗。
正確識(shí)別一種合金的方法被稱為陽性材料識(shí)別(PMI)。這是用來確定合金成分的各種技術(shù)和方法的總稱。PMI可以定量地測定合金的元素組成,定性地測定合金的等級(jí)。有許多不同的技術(shù)用于確定合金成分,但在PMI工業(yè)中使用的兩種主要技術(shù),XRF和OES,將在下面進(jìn)行討論。
x射線熒光光譜法測定合金化學(xué)成分
x射線熒光光譜,或XRF,是PMI的一種方法,使用低能x射線掃描合金的化學(xué)成分。使用手持儀器,可以在幾秒鐘內(nèi)確定合金的成分。
x射線激發(fā)了樣品中的原子,原子發(fā)出熒光,產(chǎn)生次級(jí)x射線,這些次級(jí)x射線被反射到探測器上。這些反射的x射線的能量(或波長)可以用來精確地確定樣品中含有哪些元素。因此,合金的成分可以由裝置來確定。
必須指出的是,由于x射線與金屬原子的高散射,x射線只能到達(dá)大約100微米的深度進(jìn)入輕合金。隨著合金密度的增加,該深度減小。因此,至關(guān)重要的是,材料的表面是代表散裝材料。任何類型的表面涂層,如鍍鋅涂層,油漆或表面污染將極大地改變掃描的結(jié)果。
用光譜法研究合金的化學(xué)成分
光學(xué)發(fā)射光譜,或稱OES,是PMI的一種方法,在氬氣存在的情況下在樣品上產(chǎn)生火花?;鸹ぐl(fā)了樣品中的原子。
這些被激發(fā)的原子發(fā)出特定頻率的光,這些光被用來精確地確定合金的成分??梢栽诓皇褂脷鍤獾那闆r下進(jìn)行測量,但會(huì)犧牲結(jié)果的準(zhǔn)確性。
OES的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它能夠測量XRF無法探測到的輕元素。因此,OES是一種非常通用的測定合金化學(xué)成分的方法。
表1 - OES的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
PMI可識(shí)別材料
XRF可以識(shí)別元素周期表上90%的元素,即比鎂重的元素。PMI可以識(shí)別的一些典型合金如下所示。
銅合金
鋁合金
鈦合金
青銅和黃銅合金
鉻鉬合金
不銹鋼合金
鎳鈷合金
XRF無法識(shí)別含有比鎂輕元素(包括鋰、鈹、硼、碳、氮)的合金的確切成分,例如:
含鋰鋁合金
含鈹銅合金
低碳鋼
應(yīng)該注意的是,盡管XRF不能檢測這些元素,但有時(shí)仍然可以通過識(shí)別其他合金元素來識(shí)別合金。OES可以識(shí)別上述所有元素,包括含有碳、鋰、硼、鈹?shù)容p元素的合金。