论文部分内容阅读
摘要：由于铝合金在生产中经常会出现不同类型的缺陷，如裂纹、气孔、斑点及成分、杂质夹层等表面及内部缺陷，所以需要应用不同类型的检测技术来检测铝合金缺陷。表面缺陷可以通过肉眼和知识经验判断，内部缺陷则需要通过设备来检测。如何通过设备和知识经验快速有效的检测铝合金缺陷，这是作为一个检测员日后工作中必须要着手解决的重点内容。
关键词：铝合金;缺陷;检测技术
1 概述
1.1 铝合金简析
铝是一种密度小、熔点低的面心立方结构金属，其具有较强的塑性，加工便捷，能够制成多种形式的型材和板材，具有良好的耐腐蚀性。但是铝的强度较低，不能将其当作结构材料。在长期生产和科学实验的过程中，人们在铝中加入了其他金属，同时还应用了热处理的方式提高了铝的强度，因此市面上出现了多种铝合金。在铝中添加不同的元素能够使其具备轻质的优势，同时也大大提高了材料的强度，故此其也成为在航天、工业、军事等诸多领域广泛应用的一种金属材料。
铝合密度小，强度高，与优质钢相比无明显差异，具有较高的塑性，能够加工成多种形式的材料，在导电性、导热性以及抗腐蚀性等方面都存在着非常明显的优势。所以工业生产中铝合金的使用量仅次于钢的使用量。部分铝合金能够在经过热处理之后拥有良好的机械性能，且其物理性能和抗腐蚀性能也得到显著提升。
1.2 铝合金国家标准分析
国家颁布的铝合金标准较多，但整体来说应用最为广泛的主要有四个，其分别为：GB/T15115铝合金压铸国家标准、GB/T3880轧制板材性能国家标准、GB/T1173铸造铝合金国家标准、GB5237铝合金建筑型材国家标准。上述三项标准对压铸、铸造和建筑型材方面都有着较为严格的规定。
2 铝合金材料缺陷分析
2.1 产生原因
铝合金生产中经常会出现不同类型的缺陷，而造成缺陷的原因也具有较为明显的多样性特征，如润滑剂或氧化皮杂质在锻造环节混入材料当中，进而在材料中形成了杂质夹层。同时也有可能由于多项工艺参数得不到有效的控制，进而使铝合金材料出现明显的裂纹和起层等不同形式的质量缺陷。缺陷类型主要为裂纹、针孔、气孔、缩孔和偏离等，也正是由于上述缺陷，铝合金物理性能、力学性能都发生了较大变化，铝合金材料的使用性能也因此受到一定影响。
2.2 缺陷的特点
首先，铝合金材料的质量缺陷具有较强的隐蔽性，用肉眼无法检验，通常需要专业的设备仪器完成检验，而且要求检验的人员具备较强的专业能力和较为丰富的专业知识。
3.铝合金材料检测技术方法
3.1荧光分析法
1.原理：当有些物质受到光照射时，会发射出比原来吸收波长稍长的光;当光照射停止时，这种光线也随即消失，这种光称为荧光。通过测定分子所发射荧光的特征和强度，对物质进行定性、定量的分析。固定荧光波长，以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标，可绘制物质的激发光谱;固定激发光波长和强度，以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标，可绘制物质的熒光光谱。激发光谱和荧光光谱可用于对物质进行定性分析，也可用于荧光测定时激发波长和测量波长的选择。
2.荧光效率
（1）具有长共轭结构的物质具有较高的荧光效率。（2）分子的刚性和平面性可使荧光效率提高。（3）各种取代基对荧光效率有很大影响，吸电子取代基使荧光效率降低，而斥电子取代基使荧光效率提高。
3.测量仪器：荧光计或荧光分光光度计，一般由光源、单色器、样品池，检测器和读数装置等元件组成。荧光分光光度计的光源的强度大;有两个单色器，一个用于选择激发光波长，另一单色器用于选择荧光测量波长，两单色器光路成90°角。
4.步骤：先选用一定浓度的荧光标准物质置于光路中，将其荧光强度读数调到一个确定值。再配置不同浓度的铝及铝合金溶液置于光路中，测出其荧光强度。绘制出曲线。
5.数据处理：根据测定的不同的荧光强度，绘制出曲线。参照荧光的强度对物质成分进行定性和定量的分析。
3.2化学分析法
铝合金中常见的合金元素有铜、镁、锰、锌、硅，个别铝合金还含有镍、铬、钛、铍、锆、硼及稀土。铝及合金经常分析的元素有铝、铁、铜、镁、锌、硅、锰等，其他微量元素一般很少分析测定。
1.溶解：用NaOH+HN03溶解试样：先用20%一30%NaOH溶解到不再溶时，再加入。
2.测定方法：铝是主体元素，金属铝中铝含量在97%以上，铸造铝合金中铝含量为80%左右，变形铝中铝含量通常为90%左右。铝的测定方法一般采用EDTA置换滴定法或氟化钾酸碱滴定法。EDTA置换滴定法：试样经酸溶解后，加入过量EDTA，调节pH值为3～4，煮沸2—3min。在pH值为5—6缓冲溶液中用铜标液回滴至终点。加入置换出与铝络合的EDTA，在煮沸温度下再用铜标液滴定。第二次滴定所消耗的铜的物质的量即为铝的物质的量。用六次甲基四胺为缓冲溶液，PAN为指示剂，终点明显，结果较准确。
（1）EDTA置换滴定法原理：与EDTA络合反应速度慢，不能用EDTA直接滴定。本测定采用置换滴定法。首先加入过量的EDTA溶液（不必定量），调节pH值为3.5左右（用甲基橙指示剂指示），煮沸2～3min，使与EDTA完全络合。同时其他干扰离子也与EDTA进行反应。取下调节pH值为5—6（用六次甲基四胺），用PAN为指示剂，趁热用铜标液滴定至终点。此时，加人适量，利用与生成更稳定络合物这一性质，置换出与等物质量的EDTA。经加热煮沸后，再用铜标液滴定。
（2）试剂：氢氧化钠（固体）、30%过氧化氢溶液、盐酸硝酸混合酸：在500mL水中加HCl400mL、加HNO，100mL，混匀、1：1盐酸、1：1氨水、0.1%甲基橙指示剂水溶液、pH值为5.5的20%的六次甲基四胺缓冲溶液、PAN指示剂0.1%乙醇溶液、0.02mol/LEDTA溶液、0.02mol/LCuS标准溶液：1）配制：称59CuS·5O，于1000mL大烧杯中，加1：12—3滴，蒸馏水溶解并稀释为1L。2）标定：吸取25.00mL已标定过的EDTA标准溶液于锥形瓶内，加水50mL，加10mL六次甲基四胺缓冲溶液，加热至80—90°C，滴入3—4滴PAN指示剂，趁热用CuS滴定至由绿色变为紫色为终点。
3测定步骤：准确称取试样0.25g于塑料烧杯中，加入NaOH（固体）4g，水15mL，于沸水浴中加热溶解。流水冷却后，慢慢倾人盛有100mL盐硝混合酸的烧杯中。加10滴，继续加热煮沸1min。取下冷却，移人250mL容量瓶中，用水定容摇匀。吸取试液50.00mL于300mL锥形瓶中，加水50mL，加0.02mol/LEDTA25mL。滴加甲基橙1～2滴，用1：1HCl或氨水调节pH变为橙色，加热煮沸2～3min。取下，立即加入六次甲基四胺缓冲溶液10mL和4～6滴PAN指示剂，趁热用CuSO。标液滴定，滴至颜色由绿色变成紫色为第一终点（不计体积）。加入lg，继续加热煮沸2min，补加3—4滴PAN指示剂，将滴定管中CuS标液加满至“0”刻度，继续滴定到第二终点，记下所消耗的CuS标液体积V。
4.数据处理：根据上面做的实验，记录数据，代入公式计算出铝的含量。
结束语
结合上述，为了更加科学合理的应用铝合金材料，应不断推动检测技术的创新，并积极应用新型的检测技术，从而保证检测的精确性和科学性，推动检测技术的不断前进。
参考文献：
[1] 王战武，韦艳琴.铝合金材料检测技术探析[J].中国科技博览，2011，（36）：451.
[2] 张锦柱.工业分析化学[M].冶金工业出版社，2008.8.
（作者单位：新疆众和股份有限公司）
关键词：铝合金;缺陷;检测技术
1 概述
1.1 铝合金简析
铝是一种密度小、熔点低的面心立方结构金属，其具有较强的塑性，加工便捷，能够制成多种形式的型材和板材，具有良好的耐腐蚀性。但是铝的强度较低，不能将其当作结构材料。在长期生产和科学实验的过程中，人们在铝中加入了其他金属，同时还应用了热处理的方式提高了铝的强度，因此市面上出现了多种铝合金。在铝中添加不同的元素能够使其具备轻质的优势，同时也大大提高了材料的强度，故此其也成为在航天、工业、军事等诸多领域广泛应用的一种金属材料。
铝合密度小，强度高，与优质钢相比无明显差异，具有较高的塑性，能够加工成多种形式的材料，在导电性、导热性以及抗腐蚀性等方面都存在着非常明显的优势。所以工业生产中铝合金的使用量仅次于钢的使用量。部分铝合金能够在经过热处理之后拥有良好的机械性能，且其物理性能和抗腐蚀性能也得到显著提升。
1.2 铝合金国家标准分析
国家颁布的铝合金标准较多，但整体来说应用最为广泛的主要有四个，其分别为：GB/T15115铝合金压铸国家标准、GB/T3880轧制板材性能国家标准、GB/T1173铸造铝合金国家标准、GB5237铝合金建筑型材国家标准。上述三项标准对压铸、铸造和建筑型材方面都有着较为严格的规定。
2 铝合金材料缺陷分析
2.1 产生原因
铝合金生产中经常会出现不同类型的缺陷，而造成缺陷的原因也具有较为明显的多样性特征，如润滑剂或氧化皮杂质在锻造环节混入材料当中，进而在材料中形成了杂质夹层。同时也有可能由于多项工艺参数得不到有效的控制，进而使铝合金材料出现明显的裂纹和起层等不同形式的质量缺陷。缺陷类型主要为裂纹、针孔、气孔、缩孔和偏离等，也正是由于上述缺陷，铝合金物理性能、力学性能都发生了较大变化，铝合金材料的使用性能也因此受到一定影响。
2.2 缺陷的特点
首先，铝合金材料的质量缺陷具有较强的隐蔽性，用肉眼无法检验，通常需要专业的设备仪器完成检验，而且要求检验的人员具备较强的专业能力和较为丰富的专业知识。
3.铝合金材料检测技术方法
3.1荧光分析法
1.原理：当有些物质受到光照射时，会发射出比原来吸收波长稍长的光;当光照射停止时，这种光线也随即消失，这种光称为荧光。通过测定分子所发射荧光的特征和强度，对物质进行定性、定量的分析。固定荧光波长，以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标，可绘制物质的激发光谱;固定激发光波长和强度，以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标，可绘制物质的熒光光谱。激发光谱和荧光光谱可用于对物质进行定性分析，也可用于荧光测定时激发波长和测量波长的选择。
2.荧光效率
（1）具有长共轭结构的物质具有较高的荧光效率。（2）分子的刚性和平面性可使荧光效率提高。（3）各种取代基对荧光效率有很大影响，吸电子取代基使荧光效率降低，而斥电子取代基使荧光效率提高。
3.测量仪器：荧光计或荧光分光光度计，一般由光源、单色器、样品池，检测器和读数装置等元件组成。荧光分光光度计的光源的强度大;有两个单色器，一个用于选择激发光波长，另一单色器用于选择荧光测量波长，两单色器光路成90°角。
4.步骤：先选用一定浓度的荧光标准物质置于光路中，将其荧光强度读数调到一个确定值。再配置不同浓度的铝及铝合金溶液置于光路中，测出其荧光强度。绘制出曲线。
5.数据处理：根据测定的不同的荧光强度，绘制出曲线。参照荧光的强度对物质成分进行定性和定量的分析。
3.2化学分析法
铝合金中常见的合金元素有铜、镁、锰、锌、硅，个别铝合金还含有镍、铬、钛、铍、锆、硼及稀土。铝及合金经常分析的元素有铝、铁、铜、镁、锌、硅、锰等，其他微量元素一般很少分析测定。
1.溶解：用NaOH+HN03溶解试样：先用20%一30%NaOH溶解到不再溶时，再加入。
2.测定方法：铝是主体元素，金属铝中铝含量在97%以上，铸造铝合金中铝含量为80%左右，变形铝中铝含量通常为90%左右。铝的测定方法一般采用EDTA置换滴定法或氟化钾酸碱滴定法。EDTA置换滴定法：试样经酸溶解后，加入过量EDTA，调节pH值为3～4，煮沸2—3min。在pH值为5—6缓冲溶液中用铜标液回滴至终点。加入置换出与铝络合的EDTA，在煮沸温度下再用铜标液滴定。第二次滴定所消耗的铜的物质的量即为铝的物质的量。用六次甲基四胺为缓冲溶液，PAN为指示剂，终点明显，结果较准确。
（1）EDTA置换滴定法原理：与EDTA络合反应速度慢，不能用EDTA直接滴定。本测定采用置换滴定法。首先加入过量的EDTA溶液（不必定量），调节pH值为3.5左右（用甲基橙指示剂指示），煮沸2～3min，使与EDTA完全络合。同时其他干扰离子也与EDTA进行反应。取下调节pH值为5—6（用六次甲基四胺），用PAN为指示剂，趁热用铜标液滴定至终点。此时，加人适量，利用与生成更稳定络合物这一性质，置换出与等物质量的EDTA。经加热煮沸后，再用铜标液滴定。
（2）试剂：氢氧化钠（固体）、30%过氧化氢溶液、盐酸硝酸混合酸：在500mL水中加HCl400mL、加HNO，100mL，混匀、1：1盐酸、1：1氨水、0.1%甲基橙指示剂水溶液、pH值为5.5的20%的六次甲基四胺缓冲溶液、PAN指示剂0.1%乙醇溶液、0.02mol/LEDTA溶液、0.02mol/LCuS标准溶液：1）配制：称59CuS·5O，于1000mL大烧杯中，加1：12—3滴，蒸馏水溶解并稀释为1L。2）标定：吸取25.00mL已标定过的EDTA标准溶液于锥形瓶内，加水50mL，加10mL六次甲基四胺缓冲溶液，加热至80—90°C，滴入3—4滴PAN指示剂，趁热用CuS滴定至由绿色变为紫色为终点。
3测定步骤：准确称取试样0.25g于塑料烧杯中，加入NaOH（固体）4g，水15mL，于沸水浴中加热溶解。流水冷却后，慢慢倾人盛有100mL盐硝混合酸的烧杯中。加10滴，继续加热煮沸1min。取下冷却，移人250mL容量瓶中，用水定容摇匀。吸取试液50.00mL于300mL锥形瓶中，加水50mL，加0.02mol/LEDTA25mL。滴加甲基橙1～2滴，用1：1HCl或氨水调节pH变为橙色，加热煮沸2～3min。取下，立即加入六次甲基四胺缓冲溶液10mL和4～6滴PAN指示剂，趁热用CuSO。标液滴定，滴至颜色由绿色变成紫色为第一终点（不计体积）。加入lg，继续加热煮沸2min，补加3—4滴PAN指示剂，将滴定管中CuS标液加满至“0”刻度，继续滴定到第二终点，记下所消耗的CuS标液体积V。
4.数据处理：根据上面做的实验，记录数据，代入公式计算出铝的含量。
结束语
结合上述，为了更加科学合理的应用铝合金材料，应不断推动检测技术的创新，并积极应用新型的检测技术，从而保证检测的精确性和科学性，推动检测技术的不断前进。
参考文献：
[1] 王战武，韦艳琴.铝合金材料检测技术探析[J].中国科技博览，2011，（36）：451.
[2] 张锦柱.工业分析化学[M].冶金工业出版社，2008.8.
（作者单位：新疆众和股份有限公司）