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手持式光谱仪在和金属和轻金属领域的应用分析

来源:未知 发布时间:2019-10-15热度:
自然界中大约有70多种金属,其中常见的有铁、铜、铝、锡、镍、金、银、铅、锌等。而合金是指两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成,具有金属特性的材料。 ...

自然界中大约有70多种金属,其中常见的有铁、铜、铝、锡、镍、金、银、铅、锌等。而合金是指两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成,具有金属特性的材料。
 
 
常见的合金如铁和碳所组成的钢合金;铁、铬、镍组成的不锈钢;铜和锌所形成的黄铜等。
 
 
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
 
 
黑色金属又称钢铁材料,包含纯铁,含碳 2%~4%的铸铁,含碳小于 2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、工具钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
 
 
铁是地球上最丰富且价廉的金属元素,几乎是所有的产业不可欠缺的基础素材。从冰箱、厨具、洗衣机、汽车、铁道、电车、铁桥、船舶、电塔、楼宇、厂房、机械无不充斥着它的身影。
 
 
有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
 
 
合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小,具有良好的综合机械性能。
 
常用的有色合金有铝合金(使用最多)、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钛合金、锌合金等。作为结构材料和功能材料广泛应用于机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域。
 
随着各行业对金属材料的需求不断增长,一些复杂的材料应运而生。金属的成分组成是决定材料性能的主要因素,了解金属成分及性能,才能更好的将材料应用到产品中。
 
 
新型合金材料——液态金属
 
 
液态金属,它也被称为块状非晶,原子呈无序排列,无晶界,微观结构均匀,无析出相。
 
 
这种材料的关键形成条件在金属熔体的冷却过程中让其冷却速率足够大,熔体处于过冷状态,此时金属熔体的剪切粘度会急剧增大,导致传质过程困难,结晶反应被抑制乃至避免,熔体中的原子来不及进行规则排列(结晶)而形成独特的短程有序,长程无序的原子排布,也就是非晶合金。
 
 
通过围绕深熔点(也称为“共晶体”)合金组成的设计,可以将合金从液态(其中不存在晶体结构)冷却至室温而不形成晶体结构(因为晶体的形成需要时间,类似摇玻璃瓶)。通过快速冷却,可以将“液态”原子结构捕获到非结晶(或“无定形”)固体中,产生一类新的金属合金,就称为非晶金属或液态金属。
 
液态金属具有极为优越的性能。其强度为不锈钢的3倍,铝、镁合金的10倍以上,钛合金的1.5倍以上,就算是在轻合金中,液态金属的单位密度强度也是最高的。液态金属的安全使用强度为1500Mpa,弹性应变能量可达到19Mj/m2,而最好的弹簧钢的弹性应变能量也仅能达到2.2Mj/m2。
 
目前已有液态金属技术初步应用于智能手机的事例。iPhone的组件中就用到了液态金属。只不过由于其生产困难,并且对工艺要求极高,因此并没能应用到iPhone的外壳之上,而是用在了SIM卡的取卡针中,这一零件由美国LiquidMetal公司生产。
 
液态金属具有高强度、高硬度,极强的耐磨性和耐腐蚀性,非常好的散热性、电磁屏蔽性以及自驱动性。
 
液态金属可用于散热器 和电子增材制造领域,但凭着其优越的性能,液态金属在未来还有非常广阔的应用空间。
 
世界上最轻的金属
 
世界上最轻的金属——微格金属,它可能是世界上最轻的金属材料。
 
微格金属由微型空心管连接而成。空心管直径约100μm,壁厚只有100nm。它们互相连接,构成了开放的蜂窝状聚合物结构。
 
微格金属是中空结构,中间的空气高达99.99%!因此也可以说微格金属主要由轻飘飘的空气构成,它甚至可以停放在蒲公英上,或者像羽毛一样从高处“漂浮”到地面上。
 
空心管的连接在模拟埃菲尔铁塔的镂空结构的基础上,设计成蜂巢形状,使之更加坚硬和牢固。
 
这种材料主要有两个特点:一是在吸收能量方面的压缩性,二是中空的轻质性。这种材料不仅可弯曲而且具有超强的耐压性,相比普通金属能够吸收更多能量。
 
波音研制出这种材料后要把它用在航空航天设备中。比如像飞机的侧壁面板、行李箱、地板这些结构件都会是这种新型材料的应用场景。当一种 99.99% 的结构都是空气的材料被用在飞机上时,最直接的结果是飞机重量变轻,可以为航空公司节约燃油。
 
虽然现在微格金属主要应用在航空航天方面,但它还有许多潜能等待研究人员的挖掘,相信有一天,微格金属会惠及到生活的各个方面。
X射线荧光光谱仪的种类
 
1895年,德国物理学家伦琴发现X射线;
 
1896年,法国物理学家GEORGES S 发现X射线荧光;
 
1948年,美国海军实验室弗里德曼和伯克斯应用盖克技术器开发出第一台波长色散X射线荧光光谱仪;
 
20世界七十年代,我国开始引入X射线荧光光谱仪。
 
X射线荧光光谱仪的种类(按规模分):
 
便携式荧光能谱仪:同位素源为激发源,体积小巧,便于携带,不能达到大型荧光能谱仪的分析精度,可同时分析24种元素,主量元素分析准确度可达1%以内。
 
小型管激发X荧光能谱仪:探测器采用正比技术管技术,体积较小,价格便宜,单元素的高含量的分析,分辨率较差,不能对相邻元素进行分析,不能进行多元素分析,一般仅对一个元素进行半定量分析。
 
大型X荧光能谱仪:采用SI(LI)探测器技术,很高的稳定性,很高的灵敏度,准确度和重现性,可同时分析Na~U的各种元素,分析的浓度从100%--PPM级。
 
微区X荧光能谱仪:从事材料的平均成分分析,可对微区选择的分析,价格较高。
 
X射线荧光光谱仪的种类(按原理分):
 
 
类型
 
样品种类
 
特点
 
应用领域
 
WDRXRF波长X射线荧光光谱仪
 
固体、粉末、液体
 
定性分析和无需工作曲线的FP法定量分析
 
商业用途
 
EDXRF能量色散X射线荧光光谱仪
 
固体、粉末、液体
 
多种样品的定性分析
 
商业用途,科研,学术需要
 
TXRF全反射X射线荧光光谱仪
 
固体、粉末、液体
 
检测限低,灵敏度高
 
表面分析:硅晶片生产控制
 
痕量分析:环境,生物和工业分析
 
SRXRF同步辐射X射线荧光光谱仪
 
固体,粉末
 
需要强的激发源
 
催化剂,元素和分子化学及材料科学
 
PIXE:质子激发X射线荧光光谱仪
 
固体
 
质子激发
 
科研领域
 
 X射线金属成分无损快速分析仪
 
 
 
在生产活动中,我们经常要面对两个问题,一个是金属是什么材质,另一个是某个金属材料是否符合想要的材料要求。通过对金属材料的成分进行分析,可以了解材料的成分,从而对产品质量进行监控,对于出现问题的产品进行分析,还可以分析原因,消除隐患。
 
 
 
X射线荧光光谱法大多数用来测定金属元素,也是一种常见的金属材料成分测定方法。
图谱界面
 
 
 
图谱界面可以任意调整大小,便于在研发过程中盲样分析时对各种元素的寻找。
 
 
 
 
参数设定界面
 
 
 
包含了尽量多的参数设定窗口,可以方便使用人员,尤其是研发人员对软件和分析结果状态的了解。
 
 
 

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