Bulk Analysis of Cast and Wrought Aluminum Alloys

Význam tématu

Aluminiumové slitiny představují klíčový materiál v průmyslu díky vysokému poměru pevnosti k hmotnosti, odolnosti proti korozi a variabilitě mechanických vlastností. Přesná kontrola chemického složení u litých i tvářených slitin je zásadní pro dosažení požadovaných vlastností a optimalizaci výrobních nákladů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je prezentovat metodiku a výkonnost spektroskopické analýzy pomocí glow discharge zařízení GDS500A pro rychlý a spolehlivý rozbor hromadného složení litých i tvářených hliníkových slitin. Studie demonstruje linearitu kalibračních křivek, dobu analýzy a reprodukovatelnost výsledků na standardech různých výrobců.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Glow discharge spektrometr GDS500A, LECO Corporation.
• Příprava vzorků: mokré broušení na 320-grit diskem z karbidu křemíku nebo soustružení/frézování do povrchové drsnosti 1,6 µm.
• Odstranění povrchových kontaminant: sputterování v pre-burn fázi.
• Analýza: kontinuální odstraňování materiálu z povrchu a měření emisních čar z hladin základního stavu atomů.
• Kalibrace: lineární křivky získané z CRM a RM standardů (Alcoa, Alcan, MBH, NIST, ARMI) s průběžnou korekcí driftu homogenními set-up standardy.
• Časy analýzy: jedna analýza 70 s, tři analýzy na jednom místě 90 s bez přenastavování vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

Studie potvrdila vysokou linearitu kalibrací pro prvky jako Si, Mg a Cr v širokém koncentračním rozsahu. Reprodukovatelnost výsledků (RSD obvykle pod 5 %) dokládá dobrou přesnost měření. Relativní odchylky oproti certifikovaným hodnotám standardů se pohybovaly běžně pod 3 %. Metoda minimalizuje spektrální interference díky méně komplexním spektrům glow discharge a omezuje vliv mikrostruktury vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a opakovatelná analýza bez nutnosti složitého umísťování vzorku.
• Široký dynamický rozsah pro vysokě i nízce legované slitiny.
• Minimální vliv povrchové historie materiálu.
• Možnost vícenásobného popálení na jednom místě pro zkrácení doby měření.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření automatizace přípravy vzorků a integrace do výrobních linek pro online kontrolu kvality. Vývoj umělé inteligence pro optimalizaci kalibrací a kompenzaci driftu umožní další zvýšení přesnosti. Rozšíření analýzy o stopové prvky a těžší kovy posílí univerzálnost metody.

Závěr

Glow discharge spektrometr GDS500A představuje spolehlivý, rychlý a přesný nástroj pro rutinní kontrolu chemického složení litých i tvářených hliníkových slitin. Díky lineárním kalibracím, nízkým interferencím a efektivnímu režimu měření je ideální pro výrobní a laboratořní QC.

Reference

LECO Corporation Bulk Analysis of Cast and Wrought Aluminum Alloys Saint Joseph Michigan USA 2011