عیار سنجی فلزات

فلزات را می توان به روش های مختلفی تولید کرد. نوع کوره ای که استفاده می شود، سرعت خنک شدن فلز و فرآیند شکل دهی همه متغیرهایی هستند که می توانند بر عملکرد فلز حاصل تأثیر بگذارند.

مجموعه وسیعی از موادی که برای ساختن یک ترکیب فلزی استفاده می شود. فلزی مانند آلومینیوم می تواند عناصر آلیاژی زیادی به آن اضافه شود. همه اینها بر عملکرد آلیاژ آلومینیوم تأثیر دارند.

خواص مکانیکی متفاوت فلزات حتی با ترکیب شیمیایی یکسان، فلزات می‌توانند از نظر استحکام، شکل‌پذیری و سایر ویژگی‌های مکانیکی متفاوت باشند، بنابراین مهم است که در طول فرآیند انتخاب مواد درک کنیم که چگونه یک فلز به انواع بارها و کرنش‌ها پاسخ می‌دهد.

بسیاری از سازمان ها هستند که سیستم خود را برای عیار بندی فلزات توسعه داده اند. انجمن آمریکایی آزمایش و مواد دارای عیار هایی مانند ASTM A36 و ASTM A240 است. مؤسسه آهن و فولاد آمریکا نمرات هایی مانند AISI 1018 و AISI 4140 را ارائه می دهد. سازمان های دیگری که دارای سیستم های عیار بندی بندی فلز هستند عبارتند از: سازمان بین المللی استانداردسازی، استانداردهای اروپایی، استانداردهای بریتانیا، استانداردهای مواد هوافضا و انجمن مهندسین خودرو. گریدهای اختصاصی نیز وجود دارند که توسط سازنده برچسب گذاری می شوند.

طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) یک تکنیک تحلیلی برای تعیین غلظت‌های چند عنصری و ایزوتوپی در نمونه‌های مایع، جامد یا گاز است. این یک منبع پلاسمای آرگون مولد یون را با حد تشخیص حساس تشخیص طیف سنجی جرمی ترکیب می کند. اگرچه ICP-MS برای بسیاری از انواع مختلف آنالیز عنصری، از جمله آزمایش های دارویی و تولید معرف استفاده می شود، این ماژول بر روی کاربردهای آن در مطالعات معدنی و آب تمرکز خواهد کرد. اگرچه شبیه به ICP-AES (طیف‌سنجی نشر اتمی پلاسما جفت شده القایی)، ICP-MS تفاوت‌های قابل‌توجهی دارد که به آن‌ها نیز اشاره خواهد شد.

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، چندین جزء اصلی یک ابزار ICP-MS وجود دارد که شامل یک رابط نمونه برداری، یک پمپ پریستالتیک منتهی به یک نبولایزر، یک محفظه اسپری، یک مشعل پلاسما، یک آشکارساز، یک رابط و یون است. – سیستم فوکوس، یک دستگاه جداسازی جرم و یک محفظه خلاء که توسط پمپ های مولکولی توربو نگهداری می شود. عملیات اصلی به شرح زیر است: یک نمونه مایع به داخل نبولایزر پمپ می شود تا نمونه را به اسپری تبدیل کند. یک استاندارد داخلی، مانند ژرمانیوم، به همراه نمونه قبل از نبولیزاسیون به داخل مخلوط کن پمپ می شود تا اثرات ماتریکس را جبران کند. قطرات بزرگ فیلتر می شوند و قطرات کوچک به داخل مشعل پلاسما ادامه می دهند و به یون تبدیل می شوند. دستگاه جداسازی جرم این یون ها را بر اساس نسبت جرم به بار آنها جدا می کند. سپس یک آشکارساز یونی این یون ها را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که توسط نرم افزار کامپیوتری ضرب و خوانده می شود.

تفاوت اصلی بین ICP-MS و ICP-AES روشی است که در آن یون ها تولید و شناسایی می شوند. در ICP-AES، یون‌ها توسط پلاسمای عمودی برانگیخته می‌شوند و فوتون‌هایی را ساطع می‌کنند که بر اساس طول موج‌های گسیل‌شان از هم جدا می‌شوند. همانطور که از نام آن مشخص است، ICP-MS یون های تولید شده توسط پلاسمای افقی را بر اساس نسبت جرم به بار آنها (m/z) جدا می کند. در واقع، برای جلوگیری از رسیدن فوتون ها به آشکارساز و ایجاد نویز پس زمینه، احتیاط می شود. تفاوت در روش های تشکیل و تشخیص یون تأثیر قابل توجهی بر حساسیت نسبی این دو تکنیک دارد. در حالی که هر دو روش قادر به تجزیه و تحلیل چند عنصری بسیار سریع و با توان بالا (~10 تا 40 عنصر در دقیقه در هر نمونه) هستند، ICP-MS در مقایسه با ppb-ppm دارای محدودیت تشخیص از چند ppt تا چند صد ppm است. محدوده (~1ppb – 100ppm) ICP-AES. ICP-MS همچنین بیش از هشت مرتبه در سطح تشخیص بزرگی در مقایسه با شش ICP-AES کار می کند. در نتیجه حساسیت کمتر آن، ICP-MS سیستم گران‌تری است. یک تفاوت مهم دیگر این است که فقط ICP-MS می تواند بین ایزوتوپ های مختلف یک عنصر تمایز قائل شود، زیرا یون ها را بر اساس جرم جدا می کند. مقایسه این دو تکنیک در این جدول خلاصه شده است.