Химический состав материала является его первичной и определяющей характеристикой. По химическому составу мы относим сплав к тому или иному типу, параллельно делая выводы о его ожидаемых свойствах.
С развитием технологий появилось множество методов анализа химического состава металлов, основанных на физических или физико-химических принципах измерения химического состава. Все эти методы разделяются на качественные, определяющие присутствие фаз в материале, и количественные, определяющие процентное содержание этих фаз.
Лаборатория исследования материалов Тиксомет использует для своих исследований 3 метода анализа химического состава:
- оптико-эмиссионная спектрометрия, устанавливающая элементный состав материала;
- количественный рентгеноструктурный анализ, устанавливающий процентное содержание фаз;
- рентгеноспектральный микроанализ, определяющий элементный состав фаз, присутствующих в материале.
Оптико-эмиссионная спектрометрия
Метод основан на интерпретации спектра в диапазоне 130-800нм, получаемого в процессе возбуждения атомов материала исследуемого образца. При воздействии искрового разряда анализируемая область образца сильно нагревается и атомы образца на короткое время возбуждаются, а в дальнейшем, при переходе в стабильное состояние испускают свет с характерным для каждого конкретного элемента линейчатым спектром. Величина энергии для перехода электронов на внешние орбитали при возбуждении с разных уровней известна и постоянна для каждого элемента, поэтому длина волны спектральных линий будет также известна и постоянна.
Подготовка образцов для анализа заключается в получении ровной шлифованной поверхности достаточной для анализа площади. Образцы должны быть однородными и монолитными, минимальная толщина образца 1,5-2 мм, поверхность – не менее 10х10 мм.
Оптико-эмисионный спектрометр
Количественный рентгеноструктурный анализ
Рентгеноструктурный анализ осуществляется по рентгенограммам, полученным в режиме шагового сканирования дифрактометре. Определение фазового состава производится соответствующим программным обеспечением с помощью дифракционной базы данных. Количество фазовых составляющих определяется путем сравнительной оценки интенсивностей дифракционных отражений (метод RIR – Reference Intensity Ratio).
Подготовка металлических образцов для анализа заключается в получении ровной полированной поверхности достаточной для анализа площади, но не превышающей 45 мм в диаметре.
Рентгенограмма порошка-наполнителя сварочной проволоки
Рентгеноспектральный микроанализ
Рентгеноспектральный микроанализ основан на регистрации полупроводниковым детектором энерго-дисперсионной приставки характеристического рентгеновского излучения, которое появляется в результате взаимодействия с исследуемым материалом пучка электронов, падающего на поверхность образца. Система обработки сигнала затем разделяет рентгеновские фотоны по энергиям и, таким образом, получается полный спектр, по которому определяется элементный состав исследуемого образца. По интенсивности линий в сравнении с образцом-эталоном определяют содержание данного элемента в исследуемом участке образца. Метод позволяет исследовать участок размером до 3 – 5 мкм, чувствительность определения концентраций зависит от номера элемента в периодической таблице и составляет 0,02 – 0,1%.
Химический анализ