德國elementar / 2024年十月份電子報 –以鈦合金TiAl6V4為例，ferro.lyte實地分析與鑑定鈦材料之元素組成

目的
鈦是一種特殊材料：它的機械性質與回火鋼相當，但重量幾乎是鋼的一半。鈦的耐腐蝕性非常高，特別是對氯化物溶液、海水和有機酸。此外，鈦具有優良的生物相容性。與鋁或鋼材料相比，其加工要求更高，材料價格也明顯更高。儘管成本較高，但鈦材料不僅在高強度結構部件和航太部件中受到注目，鈦材料還用於以下領域：

• 以其出色的生物相容性可實現植入物醫療技術

• 石油和天然氣產業－受污染的原油日益成為耐腐蝕性的挑戰

• 具有耐腐蝕性的海上工廠技術

• 珠寶業

• 超音波焊頭等

第一個實用的工業鈦合金是1954年在美國研發的TiAl6V4合金。的鈦合金。 TiAl6V4 由鈦、按重量計6%的鋁和按重量計4%的釩以及其他微量元素組成。表 1 顯示了 TiAl6V4 的額定化學規格值。

表 1. TiAl6V4 的化學成分（重量百分比）

鈦和鈦合金的成分在 DIN 17850、DIN 17851、ASTM F136、AMS 4930、ISO 5832-3 和 AA 7.5-500-1 等標準中進行了標準化。生產和加工過程中化學成分的驗證是品質保證標準的一部分。

現地測試材料

透過現場部署金屬分光儀可以及早發現材料混淆，確保為製程處理特定的材料。Elementar Analysensysteme GmbH 的創新金屬分光儀ferro.lyte 正是能夠簡單、準確且經濟高效地進行此類驗證的設備。

Ferro.lyte 是一款專為現場使用而最佳化的攜帶式金屬分光儀，其工作原理是採用火花激發的光學發射光譜 (OES)。OES 是一種普遍接受和建立的方法，用於確定化學成分以及鑑識金屬及其合金。此方法可以分析幾乎所有市售金屬合金及其化學成分。

火花激發發射光譜測定原理

在採用火花激發的光學發射光譜法中，電能在兩個電極之間產生電弧或火花 (ARC/SPARK)。樣品本身充當該過程中的電極之一。引入的能量使樣品材料蒸發，釋放的原子和離子將被電子撞擊激發。發射的輻射被傳導到光學系統，在光學系統中輻射將被分解成光譜分量。樣品中的每種元素都會發出多種波長的光，因此可以透過光敏偵測器將其轉換為數位測量值。以這種方式測量的輻射強度與樣品中元素的含量成正比。基於不同濃度含量和合金成分的可追溯標準物質（CRM），將測得的輻射強度和濃度轉換為數學函數，即所謂的校準。以這種方式確定的數學背景允許將未知樣品的輻射能轉換成濃度。

使用ferro.lyte分析鈦材料

Ferro.lyte 提供的校正涵蓋幾乎所有與鈦材料相關的合金元素。 Ferro.lyte 校正是使用經過認證的參考標準品極其謹慎地進行的。表 2 總結了典型的校正範圍和性能數據。使用市售角磨機進行樣品製備，該角磨機配備有氧化鋁表面（粒徑 60）的砂磨片。每次測量的測量時間固定為 15 秒。

表 2. 鈦基體的性能數據

ferro.lyte 具有大光譜頻寬對市售 TiAl6V4 樣品的測量證明，在分析給定的鈦材料相應的樣品製備時，ferro.lyte 提供可靠的測量結果（表 3）。

表 3. 圓棒測量

資料來源:elementar官網