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。

金属材料分为黑色金属和有色金属，其中黑色金属有铁、铜、锰和钢；有色金属包括锡合金、铝合金、镁合金、铜合金、铝合金和锌合金。

那么，针对各种各样的金属，我们应该怎么去区分它属于哪种类型呢？首先就需要我们对其进行成分分析了。

金属成分分析

成分分析有哪些方法？

1、分光光度法

金属材料成分分析的传统方法中最常见的是分光光度法，是一种根据Lambert（朗伯）-Beer（比尔）定律，通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。

采用的检测仪器为紫外分光光度计，可见分光光度计（或比色计）、红外分光光度计或原子吸收分光光度计。

在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与不同波长相对应的吸收强度。

如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。

通过该曲线便可对物质进行相应的定性、定量分析。

2、原子光谱分析法

（1）原子发射光谱法

原子发射光谱法与原子吸收光谱法相辅相成，是金属材料中无机元素定性和定量分析的主要手段。

分析的原理是依据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线，对元素进行定性和定量分析。

该方法分析目前最主要的仪器为ICP-AES，此类仪器可实现70多个元素的微量、痕量分析。

与原子吸收光谱法不同，使用该仪器分析方法分析金属材料时，一个样品一经激发，样品中各元素都各自发射出其特征谱线，从而可以实现一个金属材料样品同时测定其中的多个元素含量。

使用原子发射光谱法分析的试样，大多数不需经过化学处理就可分析，且固体、液体试样均可直接分析，若用光电直读光谱仪，还可在几分钟内同时做几十个元素的定量测定。

对于批量金属材料的分析，体现出了快速和样品使用量较少的优点。

原子发射光谱法的仪器大多都具备检出限低，稳定性及重现性好的优点，但也存在一定的不足，在金属材料分析中，由于各个元素的发射谱线众多，各个目标元素有时会出现相互干扰的情况，影响结果准确性；分析金属材料中主元素含量时，由于含量过高，分析的准确性会变差；该类仪器分析方法，只能分析金属材料中的元素含量，而不能分析金属材料中的化合物含量或者元素的形态；虽然缺点明显，但是原子发射光谱法还是以其无法比拟的优点赢得众多金属材料化学成分分析者的欢迎，成为金属材料化学分析的首选手段。

（2）原子吸收光谱法

原子吸收光谱法（ABS：atomicabsorp-tionsPectrometry）是根据处于气态的基态原子的外层电子对可见光和紫外光之间的谱线进行吸收，然后对此吸收强度进行分析以定量得出金属成分的一种分析方法，其中火焰原子吸收光谱法是目前比较常用的一种原子吸收光谱法。

3、X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法大多用来测定金属元素，也是一种比较传统的金属材料成分测定法。

它的原理是：基态原子在没有被激发状态下会处于低能状态，而一旦被一定频率的辐射线激发就会变成高能状态，高能状态下会发射荧光，这种荧光的波长非常特殊，测定出这些X射线荧光谱线的波长就可以测定出样品的元素种类。

测定出元素种类以后，把标准样品的谱线强度作为参照比较被测样品的谱线，即可以得出样品元素的确定、准确含量。

X射线荧光光谱法确定金属材料成分的方法广泛应用在水质监测、环境科学、矿物、医学分析、生物制品等方面。

4、滴定分析法

滴定分析法是一种较为方便、快捷的分析金属材料成分的方法。

这种分析金属材料成分的方法原理是通过向被测定溶液中添加已知精确浓度的标准溶液。

直到被测物质和已知精确浓度溶液完全按照化学计量单位充分反应为止。

待反应完全，记录下所消耗的已知浓度标准溶液体积，查出标准溶液的相关量就可以得出待测物质的含量。

这种方法在目前仍可以准确、快速地分析出金属材料的成分。

5、火花源放电原子发射光谱法

该方法俗称直读光谱方式，是将制备好的金属样品块在火花光源的作用下，与对电极之间发生放电，在高温文惰性气氛中发生等离子体，被测元素的原子被激发时，电子在原子内不同能级间跃迁，当从高能级向低能级跃迁时发生特征谱线，通过测量该种特征谱线的波长和强度，并且特征谱线的强度与元素的浓度呈比例联系，实现对待测元素进行定性分析和定量分析。

火花放电原子发射光谱法，俗称直读光谱法。

它可以同时测定包括C、Si、Mn、P、S在内的非金属和金属多种元素，测试范围为百分之几。

，除了应用仪器设备自带的校准曲线，通常需要建立相应基体的标准曲线进行校准和验证。

该方法要求样品的规整度较高，如果为碎屑、粉末、表面不规则样品或者溶液状态则不能测试。

6、石墨炉原子吸收技术

石墨炉原子吸收技能使用的原理主要在于利用石墨资料制作成管或杯等形状的原子化器，并使用电流加热原子化进行原子吸收剖析，以此来进行金属资料成分的剖析。

由于样品悉数参与原子化，石墨炉原子吸收技能可以有用防止原子浓度在火焰气体傍边的稀释，所以，石墨炉原子吸收技能的灵敏度有了明显的提高，这一技能办法常被使用在测定衡量金属元素方面，其功能水平比较其他新技能办法更具优势，而且可以使用在少数样品的剖析和固体样品的直接剖析方面，因而，其使用领域也较为广泛，在金属成分检测中发挥着重要的效果。

7、电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES），是利用通过高频电感耦合产生等离子体放电的光源来进行原子发射光谱剖析的办法。

它是一种火焰温度规模为6000至10000K的火焰技能。

该发射强度表示样品中元素的浓度。

ICP-AES在钢铁、铝合金、锌合金、高温合金等冶金分析方面应用较广。

同AAS一样，ICP-AES的进样也需要将固体样品转换为液体样品，它可以一次同时测试多种元素，测试范围在μg/ml以上至100%，测试灵敏度高，不仅可以测试金属元素，还可以测试部分非金属元素B、P、S、Si等。

ICP-AES在低合金钢、铝合金、钛合金、锌合金等测试有应用。

8、非金属元素CS/ONH分析法

金属元素中的C、S与O、N、H通常采用红外吸收法和热导检测仪测试，俗称碳硫分析仪和氧氮氢分析仪。

碳硫分析仪（CS仪）即高频感应炉燃烧后红外吸收仪，针对金属中的非金属元素碳和硫，电负性相差不大，在金属中都能形成碳化物或硫化物，碳在钢铁中以碳化物和游离态碳存在，再高温富氧的条件下可被氧化成二氧化碳和二氧化硫。

二氧化碳和二氧化硫具有永久电偶极矩，都有振动、转动等结构，按照量子力学的分裂能级，入射特征波长红外辐射耦合产生吸收，根据朗伯-比尔定律，吸收强度与浓度呈正比关系，测量经红外吸收后的红外光谱的强度，便可计算出二氧化碳或二氧化硫的含量。

CS分析测试的C、S质量含量可低至0.005%和0.0005%。

通过成分分析的方法，检测出材料所含的成分含量和比例，可以判定金属属于哪一种金属材料，以后在生产和应用中也更为方便。

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