光譜分析技術的發(fā)展趨勢及金屬材料分析領域的應用要求課件

1、光譜分析技術的發(fā)展趨勢及金屬材料分析領域的應用要求內容概覽第一部分： 光譜分析技術的發(fā)展趨勢1.光譜分析儀器發(fā)展歷史2.國內外發(fā)展現狀3.未來發(fā)展趨勢第二部分：金屬材料分析領域的應用要求1.金屬材料發(fā)展2.金屬材料發(fā)展對光譜儀的要求3.用戶對光譜儀的要求光譜分析技術的發(fā)展趨勢第一部分光譜分析儀器發(fā)展歷史光譜起源于17世紀，1666年物理學家牛頓第一次進行了光的色散實驗。 光 1814年德國光學儀器專家夫瑯和費研究太陽光譜中的黑斑的相對位置時把那些主要黑線繪出光譜圖。譜 1859年基爾霍夫和本生為了研究金屬的光譜制造世界上第一臺實用的光譜儀器，從而奠定了一種新的化學分析方法光譜分析法的基礎，他們

2、被公認為光譜分析法的創(chuàng)始人。 儀器 化學史上特殊地位： 發(fā)現自然元素中 1/ 7光譜分析儀器發(fā)展歷史之后的60多年中，羅蘭發(fā)明了凹面光柵，波耳的理論在光譜分析中起了作用，其對光譜的激發(fā)過程、光譜線強度等提出比較滿意的解釋。 1928年以后，光譜儀器激發(fā)光源的穩(wěn)定性得到改進，本身性能大幅提高，光譜分析成了工業(yè)領域一種普遍的分析方法。 國內光譜分析儀器發(fā)展歷史1958 年開始試制光譜儀器，生產了我國第一臺石英攝譜儀。 王大珩院士 19711972年由北京第二光學儀器廠研究成功國內第一臺WZG200平面光柵光量計，結束了我國不能生產光電直讀光譜儀的歷史。 研制比領先國家晚近100年國內光譜分析儀器應

3、用歷史八 十年代以后，改革開放加快了我國分析儀器的研制、應用的發(fā)展腳步。我國鑄造行業(yè)開始引進光電直讀光譜儀作為熔煉過程中化學成份控制的分析手段。 國外先進品牌當時狀況：美國Thermo Fisher Scientific公司的ARL2460德國SPECTRO 公司1982年開始推出SPECTRO LAB系列花火直讀光譜儀德國OBLF公司 1992年推出RS1000系列火花直讀光譜儀應用比領先國家晚近50年國內外儀器水平差距正在縮小2000年之后，國外開始出現CCD全譜分析儀器2008年國內開始有廠家試產基于CCD的全譜分析儀器2013年，經過5年的不斷改進，國內CCD全譜分析儀器已經達到國際先

4、進水平比領先國家晚近8年2.光譜分析儀器國內外發(fā)展現狀通道式與全譜式并存CCD入射狹縫凹面光柵羅蘭圓光源PSCNiSiMnCrFeMgMoMnCrVCuCoAlCeWNiTi200300400波長通道式光譜儀測量譜線-藍色，全譜式光譜儀測量譜線-紅色分析塊狀金屬樣品主流光源普通火焰本生燈電弧/火花光源ICP樣品電極激發(fā)光源的發(fā)展當今主流激發(fā)光源的能力對比光源蒸發(fā)能力激發(fā)溫度/K穩(wěn)定性應用直流電弧高4000-7000較差定性分析、難溶樣品及礦物分析交流電弧中4000-7000較好低含量組分定量分析火花低5000-10000好金屬、合金、難激發(fā)元素定量分析ICP很高6000-8000很好溶液、難激

5、發(fā)元素定量分析數字光源中（可調）4000-10000（可調）很好金屬、合金、難激發(fā)元素定量分析、低含量組分定量分析以M5000可編程脈沖合成數字光源為例t1t5tn4530280每個電源的輸出脈沖可以單獨控制，再經過合成得到最終的激發(fā)波形t激發(fā)頻率高達1000Hz通過脈沖合成可實現任意激發(fā)波形，獲得最佳激發(fā)效果采用開關電源控制技術，光源穩(wěn)定性好針對不同元素產生最佳激發(fā)波形火花性放電電流混合放電電流電弧性放電電流適合分析激發(fā)電位高的元素適合分析常規(guī)元素適合分析蒸發(fā)溫度高及痕量元素脈沖合成全數字光源性能水平性能水平：JJG 768-2005發(fā)射光譜儀國家計量檢定規(guī)程中的性能要求市場主流儀器市場主流

6、產品：ARL4460SPECTRO LAB10SPECTRO MAXXM5000Q4Q2FMCDF-100應用領域：鑄造、機加工、有色金屬、等各種金屬材料分析、檢驗領域。PMT PMT +CCDCCDCCDCCDCCDCCDPMT CCD全譜讀光譜儀主流3.光譜分析儀器發(fā)展趨勢全譜臺式光譜儀必將取代大型通道式光譜儀CCD傳感器的發(fā)展趨勢已形成，不可阻擋；全譜式光譜分析儀器的優(yōu)越性以及其引領的市場趨勢，不可阻擋；趨勢一旦形成，不會輕易改變！儀器小型化、智能化的趨勢，不可阻擋；3.光譜分析儀器發(fā)展趨勢全譜臺式光譜儀必將取代大型通道式光譜儀CCD傳感器的發(fā)展趨勢已形成，不可阻擋；全譜式光譜分析儀器的

7、優(yōu)越性以及其引領的市場趨勢，不可阻擋；儀器小型化、智能化的趨勢，不可阻擋；CCD傳感器的發(fā)展趨勢CCD傳感器的發(fā)展趨勢3.光譜分析儀器發(fā)展趨勢全譜臺式光譜儀必將取代大型通道式光譜儀CCD傳感器的發(fā)展趨勢已形成，不可阻擋；全譜式光譜分析儀器的優(yōu)越性以及其引領的市場趨勢，不可阻擋；儀器小型化、智能化的趨勢，不可阻擋；分析譜線少受PMT體積和安裝空間的限制，通道式光譜儀測量的譜線只有二十條左右分析元素少由于通道光譜儀分析的譜線少，因此，分析元素也較少，一般只能同時分析十幾個元素擴展性差通道光譜儀出廠后，能夠分析的元素和基體種類就已經確定，無法增加新的分析元素或基體譜線信息少通道式光譜儀只能測量出縫寬

8、度內的譜線強度，譜線信息不全面，無法精確校正共存元素及背景光的干擾，分析精度差通道式直讀光譜儀存在的不足全譜測量的優(yōu)勢通道配置不受限制可選擇更多分析譜線更豐富的譜線信息全面的干擾、校正算法提供更多CCD全譜分析元素多？分析范圍大？需求有變化？高、低含量都有最好的分析能力不同基體選擇最合適的分析譜線不用再擔心！ 還可以做到通道價格全譜測量的優(yōu)勢通道配置不受限制可選擇更多分析譜線更豐富的譜線信息全面的干擾、校正算法CCD全譜看得清儀器的漂移看得清光譜背景看得清譜線干擾譜線智能漂移校正離峰背景扣除背景干擾譜線多峰擬合扣干擾背景線3.光譜分析儀器發(fā)展趨勢全譜臺式光譜儀必將取代大型通道式光譜儀CCD傳感

9、器的發(fā)展趨勢已形成，不可阻擋；全譜式光譜分析儀器的優(yōu)越性以及其引領的市場趨勢，不可阻擋；儀器小型化、智能化的趨勢，不可阻擋；儀器小型化、智能化的趨勢？金屬材料分析領域的應用要求第二部分材料的發(fā)展史100W1W3K1K舊石器時代新石器時代青銅時代鐵器時代1850s鋼鐵時代21世紀復合材料時代金屬材料是人類歷史的見證者，在材料工業(yè)中占據主導地位金屬材料應用特點各種各樣的應用需求衍生出種類繁多的金屬材料高要求：行業(yè)的不斷發(fā)展對材料要求越來越高多樣性：應用場合多，需求類別復雜應用要求不斷提高促進了新型材料的開發(fā)與應用汽車材料的多樣性需求汽車上的零部件采用了4000余種不同的材料加工制造發(fā)動機有100多

10、種變速箱有35種以上汽車典型零件選材零件應用要求材料選擇汽車齒輪高的彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度；較高的強度和沖擊韌性；較好的熱處理性能，熱處理變形小。汽車齒輪用材是合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi，并經滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應壓力，有利于提高疲勞強度，并清除氧化皮。發(fā)動機曲軸工作中受到彎曲、扭轉、剪切、拉壓、沖擊等交變應力，且應力分布極不均勻；曲軸頸與軸承還發(fā)生滑動摩擦。材料需具有高的強度、一定的沖擊韌度、足夠的彎曲、扭轉疲勞強度、足夠的剛度，軸徑表面有高的硬度和耐磨性。鍛鋼曲軸一般采用優(yōu)質中碳鋼和中碳合金鋼制造，如30、45、35Mn2、40

11、Cr、35 Cr Mo等。鑄造曲軸主要由鑄鋼、球墨鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵及合金鑄鐵等制造，如ZG230-450、QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。汽車板簧汽車板簧用于緩沖和吸振，承受很大的交變應力和沖擊載荷。因此，對汽車板簧的性能要求是材料要有較高的屈服強度和疲勞強度汽車板簧一般選用彈性高的合金彈簧鋼來制造，如65Mn、65Si2Mn鋼等。對于中型或重型汽車，板簧還采用50 CrMn、55 SiMnVB鋼；對于中型載貨汽車用的大截面積板簧，則采用55SiMnMoV、55SiMnMoVNb鋼制造。汽車發(fā)展對材料的要求節(jié)能減排汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展減少行進阻力：改進汽車結構提高燃油效率：改進發(fā)動機技術減少整車重量：采用輕質合金汽車每減重100公斤，可節(jié)省汽油0 .7升/百