تعیین جنس و آلیاژ مواد

مقادیر زیادی ترکیبات آلیاژی متفاوت وجود دارد که هر کدام از آن ها ارائه دهنده خواص و ویژگی های متفاوتی می باشند. به عنوان مثال برخی از آلیاژهای فولاد ضدزنگ در برابر اسیدهای خاص مقاوم هستند و برخی دیگر مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان نمی دهند. از این رو اگر تعیین جنس و آلیاژ مواد به درستی و با دقت انجام نشود ، می تواند منجر به شکست های غیر قابل پیش بینی در صنایع شود.

روش های اصلی تعيين جنس و آلياژ مواد که در صنعت مورد توجه است ، شامل آنالیز XRF ، طیف سنجی نشر نوری (OES) یا آنالیز کوانتومتری می باشد. در ادامه به توضیح هر یک از این روش ها پرداخته می شود.

آنالیز XRF

طیف‌ سنجی فلورسانس اشعه ایکس یا XRF ، یکی از روش های تعیین جنس و آلیاژ مواد است که در آن از اشعه ایکس کم انرژی برای بررسی ترکیب شیمیایی آلیاژها استفاده می شود. در این روش یک  دستگاه دستی وجود دارد که می تواند ترکیب آلیاژ را در عرض چند ثانیه تعیین کند.

اشعه ایکس اتم های نمونه را تحریک می کند و سپس فلورسانس ، اشعه ایکس ثانویه تولید را می کند که به آشکارساز منعکس می شود. از انرژی (یا طول موج) این پرتوهای ایکس منعکس شده را می توان برای تعیین دقیق جنس و آلیاژ مواد استفاده می شود.

لازم به ذکر است که به دلیل پراکندگی بالای پرتوهای ایکس با اتم های فلز، پرتوهای ایکس تنها به عمق حدود 100 میکرون در آلیاژهای سبک می رسد. این عمق با چگال شدن آلیاژها کاهش می یابد. بنابراین بسیار مهم است که سطح ماده نماینده کل ماده مورد نظر باشد. هر نوع پوشش روی سطح مانند پوشش های گالوانیزه، رنگ یا آلودگی سطح، نتیجه این روش از تعيين جنس و آلياژ مواد را به شدت تغییر می دهد.

مزایا و معایب XRF

آنالیز OES

طیف سنجی نشر نوری یا OES (یا همان کوانتومتری) ، یکی دیگر از روش های تعيين جنس و آلياژ مواد است که به کمک دستگاه کوانتومتر در حضور گاز آرگون جرقه ای روی نمونه ایجاد می شود. جرقه، اتم های داخل نمونه را تحریک می کند. این اتم های برانگیخته، نور را در فرکانس های خاصی ساطع می کنند که سپس برای تعیین دقیق ترکیب آلیاژ استفاده می شود.

یکی از مزایای اصلی آنالیز OES توانایی آن در اندازه گیری عناصر سبک است که توسط XRF قابل تشخیص نیستند. به این ترتیب، OES یک روش پر کاربرد برای تعیین جنس و آلیاژ مواد است.

آنالیز کوانتومتری با دستگاه طیف سنجی نشر جرقه (SES) از جمله آنالیزهای دقیق برای فلزات است که می‌ تواند با تجزیه آلیاژها را با دقت بالا ، همه عناصر آلیاژی موجود و غلظت آن ها را در نمونه تعیین کند.

مزایا و معایب OES

مواد قابل تشخیص در XRF و OES

در تعيين جنس و آلياژ مواد با روش XRF ، می توان تا 90 درصد از عناصر جدول تناوبی را شناسایی کرد. برخی از آلیاژهایی که با این روش قابل تشخیص هستند شامل موارد زیر می باشند:

• آلیاژهای مس
• آلیاژهای آلومینیوم
• آلیاژهای تیتانیوم
• آلیاژهای برنز و برنج
• آلیاژهای کروم-مولیبدن
• آلیاژهای فولاد ضد زنگ
• آلیاژهای نیکل و کبالت

آنالیز XRF قادر به شناسایی ترکیب دقیق آلیاژهای حاوی عناصر سبک تر از منیزیم (شامل لیتیم، برلیم، بور، کربن، نیتروژن) نمی باشد. این آلیاژها شامل موارد زیر می باشند:

• آلیاژهای آلومینیوم حاوی لیتیم
• آلیاژهای مس حاوی برلیم
• فولاد کم کربن

لازم به ذکر است که اگرچه آنالیز XRF قادر به تشخیص این عناصر نیست اما گاهی اوقات می توان آلیاژ را با شناسایی سایر عناصر شناسایی کرد.

از جمله تفاوت های مهم و قابل توجه آنالیز XRF و OES (کوانتومتری) این است که با آنالیز کوانتومتری می توان تمام موارد فوق ، از جمله آلیاژهای حاوی عناصر سبک مانند کربن، لیتیم، بور و برلیم، را شناسایی کرد.

هزینه تعیین جنس و آلیاژ مواد

هزینه تعیین جنس و آلیاژ مواد متناسب با نوع آنالیز به کار رفته می تواند متغیر باشد. به عنوان مثال در آنالیز XRF ، نمونه اولیه می تواند به شکل پودر، بالک و یا حاوی فاز فرار باشد. از آنجایی که نحوه آماده سازی در هر یک از نمونه ها متفاوت است در نتیجه قیمت این خدمت می تواند متفاوت باشد.