理化检测在金属材料研究中的地位与作用

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理化检测在金属材料研究中的地位与作用
　 　 一、理化检测在金属材料研究中的研究内容
　 　 金属材料科学组要是研究金属材料的组成、结构与性能之间相互关系及其变化规律的科
学。热力学、动力学、同体物理、固体化学、化学物理等基础学科为金属材料科学提供理论基
础。金属材料的性能主要取决于金属材料内部的结构，金属材料的结构又取决于金属材料的组
成、工艺参数等因素。因此，在金属材料研究中，必须深入探讨金属材料的性能与其组成、结
构、工艺参数等因素相互问的内在联系，以确定合理的金属材料组成和最佳的制备工艺、加工
工艺和处理工艺，从而获得最理想的内部结构和性能，以满足使用的要求。
　 　 在金属材料的组成研究中，对金属金属材料和无机非金属金属材料的主量和痕量元素的测
定，应用较为普遍的方法有原子光谱法、分子光谱法、电化学法和常规化学法；对高分子的分
析，则需要有诸如常规的有机化合物的元素分析、红外光谱、核磁共振、质谱、荧光光谱拉曼
光谱等方面的配合。对其结构研究，通常以光学显微镜观察其基体组织及形貌；以工业 CT 观
察其金属材料内部的微孑 L洞、裂纹和夹杂物的形态；以透射电镜观察其断口形貌、析出相的
形态，借助于能谱或波谱检测，还可给出各相的大致成分；以 x射线衍射和选区电子衍射法，
鉴定第二相的晶体结构、取向和应力；电子探针能将相的形貌与成分联系起来，可表征微区域
成分的相对变化；X射线光电子能谱、X射线荧光光谱、x射线衍射技术，可研究金属材料的
晶态、异构观像及其中元素的价态；自射线摄照技术用以研究元素及其形成相在基体中的分
布；热分析可了解金属材料晶体和无定形结构的关系；质谱能精确地测定有机高分子的分子
量、给出分子式和其他机构信息；核磁共振波谱、质谱与色谱的联用、质谱自身的串联、激光
拉曼光谱与红外光谱研究有机结构；傅里叶变换一红外光谱和色谱的联合，被誉为鉴定有机结
“ ”构的 指纹 ；激光微探针质谱可获得有机物元素的局部形态和有机物的机构信息；以电子能
谱、二次离子质谱、脉冲激光原子探针、俄歇电子能谱、x射线光电子能谱、x射线衍射和 X
射线吸收精细结构技术等，研究表面与异质界面原子的几何结构，表面与界面原子的迁移和扩
散，表面电子态、异质界面化学键，异质界面扩散反映和界面化合物的形成动力学，异质界面
的浸润性、薄膜形成机制和界面失效等等。
　 　 在理化检测领域中，尚有一门研究金属金属材料中第二相的类型、结构、组成、数量、形
态、分布状态及合金元素在相际间的分配，进而建立其合金系同相组成以及相组成同合金性能
之间的关系，并可应用于他类金属材料的物理一化学相分析科学。当然，在金属材料研究中，
金属材料学科学家正在依靠科学理论及配合以高效率计算机工具，探索着金属材料结构的设计
和性能预测的工作，并从其化学元素组成预测高温合金的某种性能、有机大分子的分子设计、
复合金属材料的组织设计和基于线弹性断裂力学对与一定尺度以上裂纹长大与传播过程来预测
寿命的方法方面获得一些成效。但由于金属材料结构和性能影响因素的复杂性和纯理论的局限
“ ” “ ”性，要完全以设计 和预测 来代替其实际的理化检测研究和检测工作是不可能的。
　 　 二、解决金属材料研究中具体问题的案例
　 　 （1）通过对析出相的类型、结构、组成与含量的研究，定量地研究了多种高温合金的时
效过程中相的析出、溶解规律和相变规律及其组成与各有关相间地关系、各相与性能间地关
系。在对这些关系和规律的研究，选择并确定了某些高温合金有关合金元素的用量、热处理制
度，探讨了其组织的稳定性及其合金化机理和强化机理、失效原因等内容。（2）针对 50 硼钢
出现的脆化现象，通过对硼在钢中的存在状态与分布情况，对硼相结构、组成与形成、溶解规
律，测硼方法的系统研究，提出了 Fe23（C，B）6相沿晶界析出的硼脆机理和通过高于 9500C
同溶处理，并结合快速冷却，以达到消除或改善硼脆的措施。根据这种情况，国家对测硼方法
进行统一，改订了50 硼钢标准。（3）通过锰的加入量的变化对 93W DNi DFe DCo��� 合金
力学性能的影响，以及对合金中钨颗粒和粘结相的含量与组成，合金的显微组织与断口形貌，
锰同氧、硫等原子的分布状态及其所形成夹杂物的类型、结构、形态、尺寸及分布的系统研
究，提出了锰在w DNi DFe Dco� � � 系重合金中晶界净化的作用机制，以及借加入某一或某
些可净化钨颗粒/粘结相界面的合金元素。以提高钨颗粒同粘结相问的结合强度，是提高其合
金塑性和韧性的一种有效途径。
　 　 结论：理化检测学是研究建立物质的组成、结构和性能的测试方法，并提供其结果信息的
科学。它在金属材料研究中，为金属材料提供其组成、结构和性能的准确结果，参与金属材料

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摘要：

理化检测在金属材料研究中的地位与作用　　一、理化检测在金属材料研究中的研究内容　　金属材料科学组要是研究金属材料的组成、结构与性能之间相互关系及其变化规律的科学。热力学、动力学、同体物理、固体化学、化学物理等基础学科为金属材料科学提供理论基础。金属材料的性能主要取决于金属材料内部的结构，金属材料的结构又取决于金属材料的组成、工艺参数等因素。因此，在金属材料研究中，必须深入探讨金属材料的性能与其组成、结构、工艺参数等因素相互问的内在联系，以确定合理的金属材料组成和最佳的制备工艺、加工工艺和处理工艺，从而获得最理想的内部结构和性能，以满足使用的要求。　　在金属材料的组成研究中，对金属金属材料和无机...

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