张宇 1贾甄慧2 韩静3
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摘要：金属材料应用广泛，其性能与其内部结构有关，因此，在研究金属材料内部结构与性能的关系时，理化检测是实现检测结果的基本途径。本文探讨了理化检测在金属材料质量研究中的作用。
关键词：理化检测；金属材料；质量研究；作用
金属材料的质量控制主要取决于对其材料性质和功能的了解，而探索材料组成成分和分子结合方式等信息的最佳途径是理化检测。通过理化检测来探索金属材料的属性和信息参数，研究材料属性与其性能间的关系，是当前学者研究的重点。
一、理化检测的性能和作用
理化检测是保证材料、器件与零件质量最重要手段，加强理化检测科学管理，实现检测技术的程序化、规范化、标准化，确保检测结果准确可靠，为国民经济、国防建设服务。理化检测是实现工业现代化，发展科技的重要基础性技术，是确保和提高产品质量，鉴定科研成果，评价产品性能，提高科研水平的重要手段和科学依据。在工业企业中，理化检测是保证和提高产品质量的重要手段，也是新材料、新工艺、新技术工程应用研究，开发新产品，产品失效分析，寿命检测，工程设计，环境保护等工作的基础性技术，对产品的质量既有监督保护作用，有指导作用。理化检测工作的任务：承担本企业原材料、辅助材料及外购锻、铸件毛坯入厂复验中的冶金质检和材质处理；负责厂内锻、铸件毛坯、半成品及成品的试制和生产过程的冶金质量鉴定；负责企业内部热加工工艺工序间的质量控制
和理化检测工作；负责产品零件生产中的产品缺陷及材质故障分析，并参与处理；负责产品使用中的失效分析，并配合有关部门制定预防措施；参与新材料工程应用研究和鉴定工作；参与新工艺、新技术开发和试验研究工作及新的理化检测方法的研究工作；承担企业内部理化检测仪器的检修及技术管理工作。
二、理化检测的实际研究内容和标准形式
金属材料主要由金属结构、性能、标准形式组成。根据实际的金属力学标准，合理的分析热力学水平，明确实际存在的热力学状态，对其实际存在的物理固体性能，化学性能，热力学水平进行准确分析，明确金属材料实际的理论标准基础，按实际金属材料的性能水平，确定其内部结构，完善其组成和工艺方式方法。按金属材料实际研究的过程，逐步深入化分析其性能、结构、工艺标准，确定实际间可能存在的内部联系，确保金属材料组成和制作标准的合理性，不断完善实际工艺处理效果，从实际的内部结构中获取有效的性能标准水平，从而满意实际的使用基本要求。
按金属实际的组成结构，分析金属材料中含有的实际材料标准。金属材料中含有Si、S、P、C和Mn五种主要元素，另外还含有Mo、V、Ni、Cu等几种不同的元素。根据实际化学数据的分析标准，明确实际需定量分析的主要成分，确定实际广谱分析的方式和方法，尽可能明确实际化学材料的组成配别，对实际的精度标准进行范围控制和调整，明确实际金属材料中含有的各种微量元素水平，按实际有效值进行准确的测定分析。主要采用的有原子光谱法、金属分子分析法、化学电算化分析法等。
按实际的理论依据标准，合理的分析金属材料实际的类别、结构、组成形态等相关分配因素，逐步建立良好的合金性能管理关系，对元素的物理性能进行科学性能的分析。金属结构中需按实际的材料进行分析，明确实际化学预期检测的高温性能测试标准，尽可能完善金属复合材料的组成设计方式，确定实际需要预测和分析的过程，对金属材料可能存在的各种局限性进行判断，保证实际设计和预期效果监测方式的合理性。
三、理化检测在金属材料质量研究中的重要作用
在理化检测中，相关科研工作者正在研究使用高效的计算机工具，来探究基础材料内部结构和表面表征手段，并从原子层面预测高温合金的特殊性能，大分子有机质参与金属材料中的特殊性能，和金属材料的内部组织结构等相关研究。但由于基础材料性能和结构间的复杂关系，以及相关理论的局限性，完全通过设计和预测来掌握金融材料的理化性能较为困难。而借助理化性能检测，能比较清楚的探究基础材料本身的热稳定性和承受能力、合金使用量及其力学性质的关系、强化及失效原理等。
1、波普、能谱检测。借助于能谱和波谱检测主要分类为：首先是X射线衍射和选区电子衍射法。这两种检测方法主要用于检测金属材料的第二相晶体结构、取向和应力；另外，金属材料的检测也使用了电子探针，以区别金属材料的外貌和成分，借助于表征区域来检测金属材料成分的相对变化。另外，通过X射线光电子能谱、X射线荧光光谱、X射线衍射技术可从金属材料的晶态、异构及元素的价态来进行分析其异构结构；而自射线射照技术则用于检测金属元素的分布情况；金属材料晶体和无定形结构的检测需借助热分析技术来完成，以检测金属材料的导热性能。就金属材料的质地而言，目前常采用的是质谱能技术，这种技术可精确检测金属材料中有机高分子的分子量，帮助研究人员确定其分子式和其他结构组织。
2、金属材料的指纹性检测。金属材料的指纹即是借助核磁共振的波谱、质谱、色谱等结果的结合，并结合质谱、激光拉曼光谱、红外光谱及红外光谱、色谱的联合技术，实现对金属材料的有机结构检测与总结，上述技术的联合应用能准确且精细的检测出金属材料的内部组成结构，从而更好的明确金属材料在具体项目中的应用作用与价值。
金属材料的有机元素测定一般是通过激光微探针质谱的方式实现，而其他的检测技术都是应用在对金属材料的表面、异质界面原子的几何形态、电子呈现模式及界面接触过程中的动力等方面，一般可用技术涉及到X射线衍射、X射线吸收精细结构技术、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱、脉冲激光原子探针及二次离子质谱等。
另外，当前在金属材料的第二相结构、组成、数量、形态及分布状态、合金元素等方面的理化检测仍有明显的发展空间，这一些性能的相互作用与影响可对金属材料的具体性能实现直接性干预，伴随着科技的持续性发展，理化检测在金属材料的质量研究中必然会深入开展，并在配合计算机技术的基础上以更高的效率实现对材料结构、性能等多方面的检测。
借助检测工作可准确预测金属材料的化学元素、有机分子元素及高温性能等。同时，金属材料的组织设计、线弹性断裂力学、有几大分子等数据的准确检测也属于今后发展的必然项目，是检测与提升金属材料使用寿命的关键性方式。
四、理化检测在金属材料研究中应用的具体案例
在探究高温合金的性能与各相间的关系、各个有关相和组成间的相互关系、相变规律、溶解规律及相的析出间的相互关系过程中，可借助对析出相的含量、组成、结构及其类型进行研究。
在此过程中，探究了金属材料的失效原因、强化机理、合金化机理及其组织的稳定性，确立了部分高温合金的热处理制度、合金元素的用量等。
为了解决50硼钢的脆化问题，通过观察硼在钢中的分布情况及存在的状态，系统地研究测硼方法、溶解和形成规律、硼相的组成与结构，提出可实施的解决方案，即通过同溶处理和硼脆机理，在结合后快速地冷却，就能达到改善或消除硼脆的目的。以此为依据，国家修改了50硼钢的标准。
通过研究合金中粘结相和钨颗粒的组成及其含量，合金的断口形貌及其显微组织，硫、氧和锰的原子状态及它们所形成的夹杂物的分布、尺寸、形态、结构和类型，锰的不同加入量对93W-Ni-Fe-Co性能的作用等，发现了锰元素在W-Ni-Fe-Co重合金里的作用，通过加入一种或几种钨颗粒或粘结相合金元素，能提高结合强度、韧性和可塑性。
参考文献：
[1]尹小年.理化检测在金属材料研究中的地位和作用[J].工程技术，2017(35).
[2]王韧.探讨理化检测在金属材料质量研究中的作用[J].消费导刊，2019(18).
[3]乔慧.理化检测在金属材料质量研究中的作用分析[J].中国金属通报，2018(03).