تعیین ترکیب شیمیایی دقیق آلیاژها به دلایل متعددی بسیار مهم است، به عنوان مثال ممکن است بررسی اینکه یک جزء حیاتی از آلیاژ صحیح ساخته شده است، زمانی که گواهی آزمایش آسیاب در دسترس نیست یا اعتبار گواهی مذکور در دسترس نیست، ضروری است. سوال

صدها ترکیب مختلف آلیاژی وجود دارد که هر کدام مجموعه ای از خواص خاص خود را دارند. آلیاژهای خاصی از یک ترکیب فلز پایه یکسان اغلب می توانند مجموعه ای از خواص بسیار متفاوت داشته باشند. یک نمونه از این مقاومت آلیاژهای فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی از طریق اسید است. برخی از آلیاژهای فولادی در برابر اسیدهای خاص بسیار مقاوم هستند در حالی که برخی دیگر مقاوم نیستند. انتخاب درجه نادرست می تواند منجر به شکست های ناگهانی و غیرقابل پیش بینی شود.

روش شناسایی صحیح یک آلیاژ به عنوان شناسایی مواد مثبت (PMI) شناخته می شود. این یک اصطلاح عمومی برای فن آوری ها و تکنیک های مختلفی است که برای تعیین ترکیب یک آلیاژ استفاده می شود. PMI می تواند هم ترکیب عنصری (کمی) و هم درجه آلیاژ (کیفی) را تعیین کند. تکنیک های مختلفی برای تعیین ترکیب آلیاژ استفاده می شود، اما دو تکنیک اصلی مورد استفاده در صنعت PMI، XRF و OES، در زیر مورد بحث قرار می گیرند.

ترکیب شیمیایی آلیاژها با استفاده از طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF)

طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس یا XRF، روشی برای PMI است که از اشعه ایکس کم انرژی برای اسکن ترکیب شیمیایی آلیاژها استفاده می کند. ابزار دستی استفاده می شود و می تواند ترکیب آلیاژ را در عرض چند ثانیه تعیین کند.

اشعه ایکس اتم‌های نمونه را تحریک می‌کند و سپس فلورسانس می‌کند و اشعه ایکس ثانویه تولید می‌کند که به آشکارساز منعکس می‌شود. انرژی (یا طول موج) این پرتوهای ایکس منعکس شده را می توان برای تعیین دقیق عناصر موجود در نمونه استفاده کرد. بنابراین ترکیب آلیاژ را می توان توسط دستگاه تعیین کرد.

لازم به ذکر است که به دلیل پراکندگی زیاد اشعه ایکس با اتم های فلزی، اشعه ایکس تنها به عمق حدود 100 میکرون به آلیاژهای سبک می رسد. این عمق با متراکم شدن آلیاژها کاهش می یابد. بنابراین بسیار مهم است که سطح مواد نماینده مواد حجیم باشد. هر نوع پوشش روی سطح مانند پوشش های گالوانیزه، رنگ یا آلودگی سطح، نتیجه اسکن را به شدت تغییر می دهد.

جدول 1 – مزایا/معایب XRF

مزایای	معایب
این واحد سبک و آسان برای استفاده است	فقط می توان چند صد میکرون را در سطح نمونه برای آلیاژهای سبک و چند ده میکرون را برای آلیاژهای سنگین تر اندازه گیری کرد.
آماده سازی سطح بسیار کمی روی نمونه مورد نیاز است	همه عناصر را نمی توان با این تکنیک تشخیص داد
می تواند قطعات کوچکی از مواد مانند سیم را نمونه برداری کند

ترکیب شیمیایی آلیاژها با استفاده از طیف‌سنجی انتشار نوری (OES)

طیف‌سنجی انتشار نوری یا OES، روشی از PMI است که در حضور گاز آرگون جرقه‌ای روی نمونه ایجاد می‌کند. جرقه اتم های داخل نمونه را تحریک می کند. این اتم های برانگیخته نور را در فرکانس های خاصی ساطع می کنند که سپس برای تعیین دقیق ترکیب آلیاژ استفاده می شود. اندازه گیری ها را می توان بدون استفاده از گاز آرگون به قیمت دقت در نتیجه انجام داد.

یکی از مزایای اصلی OES توانایی آن در اندازه گیری عناصر نوری است که توسط XRF قابل تشخیص نیستند. به این ترتیب، OES یک روش بسیار متنوع برای تعیین ترکیب شیمیایی آلیاژها است.

جدول 1 – مزایا/معایب OES

مزایای	معایب
می تواند عناصر آلیاژی سبک را تشخیص دهد	این سیستم حجیم است و برای نتایج دقیق به گاز آرگون نیاز دارد
	اثر سوختگی روی مواد باقی می ماند
	آماده سازی سطح قابل توجهی مورد نیاز است

مواد قابل شناسایی توسط PMI

XRF می تواند تا 90 درصد از عناصر جدول تناوبی، یعنی عناصر سنگین تر از منیزیم را شناسایی کند. برخی از آلیاژهای معمولی که با PMI قابل شناسایی هستند در زیر نشان داده شده است.

• آلیاژهای مس
• آلیاژهای آلومینیوم
• آلیاژهای تیتانیوم
• آلیاژهای برنز و برنج
• آلیاژهای کروم – مولیبدن
• آلیاژهای فولاد ضد زنگ
• آلیاژهای نیکل و کبالت

XRF قادر به شناسایی ترکیب دقیق آلیاژهای حاوی عناصر سبک تر از منیزیم (شامل لیتیوم، بریلیم، بور، کربن، نیتروژن) نیست، مانند موارد زیر:

• آلیاژهای آلومینیوم حاوی لیتیوم
• آلیاژهای مس حاوی بریلیم
• فولاد کم کربن

لازم به ذکر است که علیرغم اینکه XRF قادر به تشخیص این عناصر نیست، گاهی اوقات می توان آلیاژ را با شناسایی سایر عناصر آلیاژی شناسایی کرد.

OES می تواند تمام موارد فوق، از جمله آلیاژهای حاوی عناصر سبک مانند کربن، لیتیوم، بور و بریلیم را شناسایی کند.