در این مقاله روشهای مختلف شناسایی مواد و عیب یابی به روش ساده مورد بررسی قرار میگیرد.
ابزار انتخاب مواد: راهنمای زیر با توجه به هر متریال ذکر شده است.
- جامدات معدنی، از جمله فلزات، آلیاژها و نیمه رساناها (جدول1)
- شیشه و سرامیک (جدول 2)
- مواد معدنی، سنگ معدن، و سایر ترکیبات معدنی (جدول 3)
- مایعات و محلول های غیر آلی (جدول 4)
- گازهای غیر آلی (جدول 5)
- جامدات آلی (جدول 6)
- مایعات و محلول های آلی (جدول7)
- گازهای آلی (جدول 8)
در این جداول، متداول‌ترین روش‌ها (نه لزوماً شامل همه موارد) برای تجزیه و تحلیل یک کلاس خاص از مواد هستند، در سمت چپ فهرست شده است.
انواع اطلاعات موجود به عنوان سرفصل ستون ها فهرست شده اند. هنگامی که یک تکنیک خاص قابل استفاده است، یک ورودی در ستون مناسب ظاهر می شود.
باید تاکید کرد که عدم وجود مدخل برای یک روش معین به این معنی نیست که نمی توان آن را برای انجام تحلیل مورد نظر تطبیق داد. این بدان معناست که معمولاً از آن تکنیک استفاده نمی شود و سایر روش ها به طور کلی مناسب تر هستند.
از آنجایی که همیشه شرایطی وجود دارد که نیاز به شرایط خاصی دارد، ورودی ها مطابق با بالاوند هر جدول کدگذاری می شوند.
به عنوان مثال ، یک دایره بسته (•) نشان می دهد که تکنیک به طور کلی قابل استفاده است، در حالی که “N” نشان می دهد که تکنیک فقط برای تعداد محدودی از عناصر یا گروه ها قابل استفاده است.
جدول 1 جامدات معدنی: فلزات، آلیاژها، نیمه هادی ها
شیمی تحلیلی مرطوب، الکتروشیمی، طیف‌سنجی جذبی فرابنفش/مرئی، و طیف‌سنجی فلورسانس مولکولی به طور کلی می‌توانند برای انجام بسیاری از آنالیزهای انبوه ذکر شده تطبیق داده شوند.
• = به طور کلی قابل استفاده ; N = تعداد محدودی از عناصر یا گروه ها. G = کربن، نیتروژن، هیدروژن، گوگرد یا اکسیژن: برای جزئیات بیشتر به خلاصه مقاله مراجعه کنید. S یا * = تحت شرایط خاص. D = پس از انحلال. Z یا ** = فقط نیمه هادی ها
بسیاری از تکنیک های جامدات معدنی و مایعات معدنی را می توان بر روی هر باقی مانده پس از خاکستر استفاده کرد. • = به طور کلی قابل استفاده; N یا = تعداد محدودی از عناصر یا گروه ها. S یا * = تحت شرایط خاص. D = پس از انحلال/استخراج. V = جامدات یا اجزای فرار (همچنین با GC/MS قابل تجزیه و تحلیل هستند)، جامدات پیرولیز شده. C = جامدات کریستالی
به عنوان یک مثال ساده از نحوه استفاده از جداول، فرض کنید که یک مهندس جدولی از مواد با گرید “فولاد ضد زنگ 18-8” دارد و او می خواهد بداند که آیا می توان آن را جوش داد یا خیر.
از طریق مشورت با یک مهندس جوشکاری، متوجه شد که فولادهای زنگ نزن قابل جوش حاوی مقادیر بسیار کمی کربن یا عناصر آلیاژی مانند نیوبیم یا تیتانیوم هستند که از تشکیل کاربیدهای کروم در مرزهای دانه در طول خنک شدن جلوگیری کنند.
علاوه بر این، جوشکاری فولادهای ضد زنگ که شامل سلنیوم یا گوگرد برای بهبود ماشینکاری آنها هستند بسیار دشوار است.
بنابراین، برای تعیین اینکه آیا فولاد قابل جوش است یا خیر، باید آنالیزهای کمی برای نیوبیم، تیتانیوم، سلنیوم، گوگرد و کربن و همچنین کروم و نیکل انجام شود تا ثابت شود که این ماده واقعاً از نوع 18-8 ضد زنگ است.
با مراجعه به جدول 1، مهندس می‌تواند فهرستی از روشهای تحلیلی را برای (•) در زیر ستون “Macro/Bulk”، ستون “Quant” و ستون‌های “Major” و “Minor” مشاهده کند.
این به سرعت نشان می دهد که طیف سنجی انتشار نوری، طیف سنجی جرمی منبع جرقه و طیف سنجی اشعه ایکس روش های بالقوه مفیدی هستند.
سپس مهندس می‌تواند برای بررسی محدودیت‌ها به خلاصه‌های مقاله‌های جداگانه در مورد این روش‌ها مراجعه کند.
به عنوان مثال، او متوجه شد که طیف سنجی اشعه ایکس به طور کلی نمی تواند عناصر با اعداد اتمی کمتر از 11 را تجزیه و تحلیل کند،
بنابراین اگر این روش برای تجزیه و تحلیل نیوبیم، تیتانیوم، سلنیوم، گوگرد، کروم و نیکل انتخاب شود روش دیگری مانند احتراق در دمای بالا، همجوشی گاز بی اثر، یا تجزیه و تحلیل همجوشی خلاء (همه دارای “G” در ستون های مناسب هستند) باید برای تعیین کربن استفاده شوند.
خلاصه مقالات «طیف‌سنجی انتشار نوری» و «طیف‌سنجی جرمی منبع جرقه» نشان می‌دهد که این روش‌ها می‌توانند برای همه عناصر مورد نظر تجزیه و تحلیل کنند. بنابراین، یکی از اینها یک انتخاب منطقی خواهد بود.
روش دیگر برای انتخاب روشهای تحلیلی استفاده از نمودارهای جریان در شکل‌های 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7 و 8 است. باز هم نمودار جداگانه‌ای برای هر یک از کلاس‌های مختلف مواد ایجاد شده است.
نمودارها بر اساس نوع تحلیل و/یا نوع اطلاعات مورد نظر است. تقسیمات فرعی، آنالیزها را بسته به کلاس مواد به چندین دسته مختلف تقسیم می کنند.
به عنوان مثال، نمودار جریان (شکل 1) برای جامدات معدنی: فلزات، آلیاژها و نیمه هادی ها به تجزیه و تحلیل توده ای/عنصری، میکروآنالیز/ساختار و تحلیل سطحی تقسیم می شود.
هرکدام از اینها سپس دسته‌ها بیشتر تقسیم می‌شوند تا کاربر بتواند جریان را دقیقاً به انواع اطلاعات یا تحلیل‌هایی که نیاز دارد دنبال کند.
در هر دسته تنها متداول‌ترین تکنیک‌های مورد استفاده فهرست شده‌اند تا نمودار جریان قابل خواندن باشد.
چندین روش دیگر ممکن است برای استفاده تحت شرایط خاص یا با پیوست‌ها یا تغییرات خاص که در مقالات جداگانه توضیح داده شده است، سازگار شوند.
با در نظر گرفتن مثال فولاد ضد زنگ که در بالا مورد بحث قرار گرفت، مهندس می‌تواند نمودار را در شکل 1 بررسی کند، جریان را به “انبوه/عنصری–کمی” دنبال کند و به دنبال ورودی‌های زیر “مهم/کوچک” باشد. همان تکنیک های مشخص شده در جدول در نمودار ذکر شده است و مهندس را به سمت مقالات مناسب در کتابچه راهنمای کاربر هدایت می کند.
در نهایت، فهرست ارجاع متقابل مفصل در پشت کتاب راهنما را می توان تحت هر یک یا همه موارد مربوطه مشاهده کرد.
دسته های ذکر شده در بالا در این شاخص، تکنیک ها نه تنها بر اساس دسته بندی هایی مانند کیفی در مقابل کمی، کلان در مقابل خرد، و عمده در مقابل جزئی در مقابل ردیابی، بلکه بر اساس روش های معمولی که در آنها برای حل مسائل مواد به کار می روند، فهرست شده اند.
به عنوان مثال، در زیر عنوان “دوقلوسازی”، مدخل های فهرست شده متالوگرافی هستند، که توسط آنها می توان دوقلوزایی را تشخیص داد.
پراش اشعه ایکس، که توسط آن می توان دوقلوسازی در تک کریستال ها را مشخص کرد. و میکروسکوپ الکترونی عبوری، که توسط آن دوقلو در نمونه های پلی کریستالی می توان مشخص کرد.
به طور مشابه، تحت عنوان “شامل ها”، مدخل های فهرست شده متالوگرافی هستند، که توسط آن مورفولوژی گنجاندن را می توان مستند کرد.
تجزیه و تحلیل تصویر، که توسط آن می توان اعداد گنجاندن، فواصل، و مورفولوژی ها را تعیین کرد. و میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروآنالیز اشعه ایکس پروب الکترونی، و طیف‌سنجی الکترونی اوگر، که توسط آنها می‌توان شیمی گنجاندن را تعیین کرد.
