Mae datblygu a chymhwyso metelau a'u deunyddiau cyfansawdd yn aml yn gofyn am reolaeth effeithiol a phenderfyniad cywir o'r cynnwys carbon a sylffwr. Mae carbon mewn deunyddiau metel yn bennaf ar ffurf carbon rhad ac am ddim, carbon datrysiad solet a charbon cyfunol, yn ogystal â charbon nwyol, carburizing a charbon organig wedi'i orchuddio ar gyfer amddiffyn wyneb.
Ar hyn o bryd, mae'r dulliau ar gyfer dadansoddi'r cynnwys carbon mewn metelau yn bennaf yn cynnwys dull hylosgi, sbectrometreg allyriadau, dull cyfeintiol nwy, dull titradiad datrysiad di-ddyfrllyd, dull amsugno isgoch a chromatograffeg. Gan fod gan bob dull mesur gwmpas cais penodol, ac mae llawer o ffactorau'n effeithio ar y canlyniadau mesur, megis ffurf carbon, p'un a ellir rhyddhau carbon yn llwyr yn ystod ocsidiad, gwerth gwag, ac ati, mae gan yr un dull rywfaint o o gywirdeb mewn gwahanol achlysuron. gwahaniaeth. Mae'r papur hwn yn rhoi trefn ar y dulliau dadansoddi cyfredol, triniaeth sampl, yr offer a ddefnyddir a meysydd cymhwyso carbon mewn metelau.
1. dull amsugno isgoch
Mae'r dull amsugno is-goch hylosgi a ddatblygwyd yn seiliedig ar y dull amsugno isgoch yn ddull arbennig ar gyfer dadansoddiad meintiol o garbon (a sylffwr).
Yr egwyddor yw llosgi'r sampl yn y llif ocsigen i gynhyrchu CO2. O dan bwysau penodol, mae egni CO2 sy'n amsugno pelydrau isgoch yn gymesur â'i grynodiad. Felly, gellir cyfrifo newid ynni nwy CO2 sy'n llifo trwy'r amsugnwr isgoch i gyfrifo faint o garbon.
llun
Egwyddor dull amsugno hylosgi-isgoch
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg dadansoddi nwy isgoch wedi datblygu'n gyflym, ac mae amrywiol offerynnau dadansoddol sy'n defnyddio hylosgiad gwresogi ymsefydlu amledd uchel ac egwyddorion amsugno sbectrwm isgoch hefyd wedi ymddangos yn gyflym. Ar gyfer pennu carbon a sylffwr trwy ddull amsugno is-goch hylosgi amledd uchel, dylid ystyried y ffactorau canlynol yn gyffredinol: sychder y sampl, anwythiad electromagnetig, maint geometrig, maint sampl, math, cyfrannedd, dilyniant adio a swm y fflwcs, Gosod o werth gwag, etc.
Mae gan y dull fanteision meintioli cywir a llai o eitemau ymyrraeth. Mae'n addas ar gyfer defnyddwyr sydd â gofynion uchel ar gywirdeb cynnwys carbon ac sydd â digon o amser ar gyfer profi wrth gynhyrchu.
2. Sbectrosgopeg Allyriadau
Pan fydd elfen yn cael ei chyffroi gan wres neu drydan, bydd yn trosglwyddo o'r cyflwr daear i'r cyflwr cynhyrfus, a bydd y cyflwr cynhyrfus yn dychwelyd yn ddigymell i'r cyflwr daear. Yn y broses o ddychwelyd o'r cyflwr cynhyrfus i'r cyflwr daear, bydd llinellau sbectrol nodweddiadol pob elfen yn cael eu rhyddhau, a gellir pennu'r cynnwys yn ôl dwyster y llinellau sbectrol nodweddiadol.
llun
Egwyddor sbectromedr allyriadau
Yn y diwydiant metelegol, oherwydd y brys cynhyrchu, mae angen dadansoddi cynnwys yr holl brif elfennau yn y dŵr ffwrnais mewn cyfnod byr o amser, nid dim ond y cynnwys carbon. Mae sbectromedrau allyriadau darllen uniongyrchol gwreichionen wedi dod yn ddewis cyntaf yn y diwydiant oherwydd eu gallu i gael canlyniadau sefydlog yn gyflym. Fodd bynnag, mae gan y dull hwn ofynion penodol ar gyfer paratoi sampl.
Er enghraifft, wrth ddadansoddi samplau haearn bwrw yn ôl sbectrometreg gwreichionen, mae'n ofynnol bod y carbon ar yr wyneb dadansoddi yn bodoli ar ffurf carbidau, ac ni ddylai fod unrhyw graffit am ddim, fel arall bydd canlyniadau'r dadansoddiad yn cael eu heffeithio. Mae rhai defnyddwyr yn manteisio ar nodweddion oeri cyflym a gwynnu samplau tafelli tenau, ac ar ôl i'r samplau gael eu gwneud yn dafelli tenau, mae'r cynnwys carbon mewn haearn bwrw yn cael ei bennu gan ddadansoddiad sbectrosgopig gwreichionen.
Wrth ddadansoddi samplau llinellol dur carbon yn ôl sbectrometreg gwreichionen, rhaid prosesu'r samplau'n llym a dylid gosod y samplau ar y stand wreichionen "uniawn" neu "fflat" gyda gosodiadau dadansoddi sampl bach i'w dadansoddi i wella cywirdeb y dadansoddiad.
3. Dull pelydr-X gwasgarol tonfedd
Gall dadansoddwyr pelydr-X gwasgarol tonfedd bennu elfennau lluosog yn gyflym ac ar yr un pryd.
llun
Egwyddor sbectromedr fflworoleuedd pelydr-X gwasgarol tonfedd
O dan gyffro pelydrau-X, mae'r electronau yn haen fewnol yr atomau elfen fesuredig yn cael trawsnewidiadau lefel egni ac yn allyrru pelydrau-X eilaidd (hynny yw, fflworoleuedd pelydr-X). Mae'r sbectromedr fflworoleuedd pelydr-X gwasgaredig tonfedd (WDXRF) yn defnyddio grisial i hollti'r golau ac yna mae'r synhwyrydd yn derbyn y signal pelydr-X nodweddiadol diffreithiedig. Os yw'r grisial sbectrosgopig a'r synhwyrydd yn symud yn gydamserol ac yn newid yr ongl diffreithiant yn gyson, gellir cael tonfedd y pelydrau-X nodweddiadol a gynhyrchir gan wahanol elfennau yn y sampl a dwyster pelydrau-X pob tonfedd, a dadansoddiad ansoddol a meintiol. gellir ei gynnal yn unol â hynny. . Cynhyrchwyd yr offeryn hwn yn y 1950au, ac mae wedi denu sylw oherwydd gall fesur cydrannau lluosog mewn systemau cymhleth ar yr un pryd. Yn enwedig yn yr adran ddaearegol, mae'r offeryn hwn wedi'i gyfarparu yn olynol, ac mae'r cyflymder dadansoddi wedi'i wella'n sylweddol, sydd wedi chwarae rhan bwysig.
Fodd bynnag, oherwydd tonfedd hir ymbelydredd nodweddiadol carbon elfen ysgafn a'r cynnyrch fflworoleuedd isel, mewn deunyddiau matrics trwm fel dur, mae amsugno a gwanhau ymbelydredd carbon nodweddiadol gan y matrics yn fawr iawn, ac ati, sy'n yn aml yn achosi rhai problemau yn y dadansoddiad XRF o garbon. anhawster. Yn ogystal, wrth fesur carbon mewn dur gydag offeryn fflworoleuedd pelydr-X, os yw arwyneb y sampl ddaear yn cael ei fesur yn barhaus 10 gwaith, gellir canfod bod gwerth y cynnwys carbon yn cynyddu'n gyson. Felly, nid yw cymhwyso'r dull hwn mor helaeth â'r ddau gyntaf.
4. Dull titradiad ateb di-ddyfrllyd
Mae titradiad nad yw'n ddyfrllyd yn ddull o berfformio titradiad mewn hydoddydd nad yw'n ddyfrllyd. Gall y dull hwn wneud rhai asidau gwan a basau gwan na ellir eu titradu mewn hydoddiant dyfrllyd yn gallu cael eu titradu ar ôl dewis hydoddydd priodol i wella eu hasidedd a'u alcalinedd. Mae gan yr asid carbonig a gynhyrchir gan hydoddiant CO2 mewn dŵr asidedd gwan a gellir ei ditradu'n gywir trwy ddewis gwahanol adweithyddion organig.
Mae'r canlynol yn ddull titradiad nad yw'n ddyfrllyd a ddefnyddir yn gyffredin:
① Mae'r sampl yn cael ei hylosgi ar dymheredd uchel gan y ffwrnais hylosgi arc trydan wedi'i gydweddu â'r dadansoddwr carbon a sylffwr.
② Mae'r nwy carbon deuocsid a ryddheir trwy hylosgiad yn cael ei amsugno gan yr hydoddiant ethanol-ethanolamine, ac mae'r carbon deuocsid yn adweithio ag ethanolamine i gynhyrchu asid carbocsilig hydroxyethylamine 2- cymharol sefydlog.
③ Titradiad nad yw'n ddyfrllyd gan ddefnyddio KOH.
Mae'r adweithyddion a ddefnyddir yn y dull hwn yn wenwynig, bydd amlygiad hirdymor yn effeithio ar iechyd pobl, ac mae'n anodd gweithredu, yn enwedig pan fo'r cynnwys carbon yn uchel, rhaid i'r ateb fod yn rhagosodedig, ac os nad ydych yn ofalus, bydd y carbon yn rhedeg i ffwrdd a bydd y canlyniad yn isel. Mae'r adweithyddion a ddefnyddir yn y dull titradiad nad yw'n ddyfrllyd yn fflamadwy yn bennaf, ac mae'r arbrawf yn cynnwys gweithrediad gwresogi tymheredd uchel, felly mae'n rhaid i'r gweithredwr fod â digon o ymwybyddiaeth o ddiogelwch.
5. Cromatograffeg
Synhwyrydd atomization fflam ynghyd â cromatograffaeth nwy, mae'r sampl yn cael ei gynhesu mewn hydrogen, ac yna mae'r nwyon a ryddhawyd (fel CH4 a CO) yn cael eu canfod gan ddefnyddio cromatograffaeth synhwyrydd atomization fflam-nwy. Mae rhai defnyddwyr yn defnyddio'r dull hwn i brofi symiau hybrin o garbon mewn haearn purdeb uchel, y cynnwys yw 4 ug/g, a'r amser dadansoddi yw 50 munud.
Mae'r dull hwn yn addas ar gyfer defnyddwyr sydd â chynnwys carbon isel iawn a gofynion uchel ar gyfer canlyniadau profion.
6. Dull electrocemegol
Cyflwynodd defnyddiwr y defnydd o ddadansoddiad potentiometrig i bennu'r cynnwys carbon isel yn yr aloi: ar ôl i'r sampl haearn gael ei ocsidio mewn ffwrnais sefydlu, defnyddiwyd cell crynodiad electrocemegol sy'n cynnwys electrolyt solet potensiwm carbonad i ddadansoddi a mesur y cynhyrchion nwyol, gan bennu crynodiad carbon. Mae'r dull yn arbennig o addas ar gyfer pennu crynodiadau carbon isel iawn, a gellir rheoli cywirdeb a sensitifrwydd y dadansoddiad trwy newid cyfansoddiad y nwy cyfeirio a chyfradd ocsideiddio'r sampl.
Anaml y cymhwysir y dull hwn yn ymarferol, ac mae'r rhan fwyaf ohonynt yn parhau yn y cam ymchwil arbrofol.
7. Dull dadansoddi ar-lein
Wrth fireinio dur, yn aml mae angen rheoli'r cynnwys carbon yn y dur tawdd yn y ffwrnais gwactod mewn amser real. Mae ysgolheigion yn y diwydiant metelegol wedi cyflwyno enghraifft o amcangyfrif y crynodiad carbon gan ddefnyddio gwybodaeth nwyon gwacáu: defnyddio'r defnydd o ocsigen yn y cynhwysydd gwactod yn ystod y broses decarburization gwactod, crynodiadau a chyfraddau llif o ocsigen ac argon i amcangyfrif y cynnwys carbon mewn dur tawdd.
Mae yna hefyd ddefnyddwyr sydd wedi datblygu dull ar gyfer mesur carbon hybrin yn gyflym mewn dur tawdd ac offerynnau a dyfeisiau cysylltiedig: mae'r nwy cludwr yn cael ei chwythu i'r dur tawdd, ac amcangyfrifir y cynnwys carbon yn y dur tawdd o'r carbon ocsidiedig yn y cludwr. nwy.
Mae dulliau dadansoddi ar-lein tebyg yn addas ar gyfer rheoli ansawdd a rheoli perfformiad yn y broses gynhyrchu dur.
