2025年, 第45卷, 第10期　刊出日期：2025-10-28

  

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  文献计量与知识图谱揭示电感耦合等离子体原子发射光谱技术演进规律

  毛月英

  冶金分析. 2025, 45(10): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012940

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  本研究整合中国知网(CNKI)数据库,运用文献计量学与知识图谱方法,系统解析电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)领域的研究动态、知识结构及演进趋势。通过统计文献年度分布、机构贡献、高频关键词与高被引文献,结合可视化工具展开分析。结果表明:(1)时序上,ICP-AES研究自1991年后快速崛起,2013年达峰值(年发文量571篇);(2)不同机构呈现差异化创新路径;(3)主题聚焦重金属检测、工业材料分析及生物医学应用,技术瓶颈集中于光谱干扰与不确定度控制;(4)高被引文献(2001-2014年)集中于核心期刊群,《冶金分析》《光谱学与光谱分析》《岩矿测试》主导领域发展(合计占比45.9%),凸显多学科渗透特性。研究指出:ICP-AES技术借跨学科渗透维系生命力,未来需通过技术融合(如与人工智能结合)驱动创新。本成果为分析化学领域的技术布局与学科交叉提供实证参考。
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  F检验在分析仪器标准偏差极限值评估中的应用

  孙晓飞, 张秀鑫, 杨敬巍, 杨国武

  冶金分析. 2025, 45(10): 8-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012879

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  通常以10次重复测量标准偏差的限量值作为分析仪器出厂和精密度验收的方法,但检测标准中通常只给出实验室重复性限r,即被测元素2次独立测量结果之差的临界值,分析仪器的重复测量标准偏差(仪器精密度)S_n和重复性限r不可直接比较。本文以F检验建立起重复性限r和仪器测量标准偏差S_n的关系,用来判断仪器精密度是否满足测量标准精密度要求,同时与χ²分布法和极差法的判断结果进行对照。结果表明,当自由度γ₂=30时采用F检验法与χ²分布法和极差法计算结果基本一致,因此这3种方法均可作为通用方法,判断仪器精密度是否符合特定检测方法的要求。当γ₂≤16时,F检验法得到的标准偏差上限值明显大于前两种方法计算值,这种情况下应采用F检验进行数据的判断,采用其他方法会导致部分合格数据被判为不合格。以钢铁氢含量的测试方法为例,验证了定氢仪的仪器精密度是否满足测试方法的要求。
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  电感耦合等离子体串联质谱法测定稀土金属及其氧化物中镓铷锶

  刘丹娜, 张昊, 范小龙, 包香春

  冶金分析. 2025, 45(10): 16-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012807

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  电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土金属及其氧化物中Ga、Rb、Sr时,受到La、Ce、Er、Yb、Lu基体元素的双电荷干扰,严重影响测定结果的准确度。采用硝酸-过氧化氢消解样品,以1%(V/V)硝酸为介质,以Rh作为内标校正基体效应,采用串联四极杆(MS/MS)模式消除稀土基体元素对被测离子产生的双电荷干扰,建立了电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定稀土金属及其氧化物中Ga、Rb、Sr的方法。先设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为69、85、88,再向碰撞/反应池内通入NH₃,此时⁶⁹Ga⁺、⁸⁵Rb⁺、⁸⁸Sr⁺不与NH₃发生反应,但¹³⁸La⁺⁺、¹³⁸Ce⁺⁺、¹⁷⁰Er⁺⁺、¹⁷⁰Yb⁺⁺、¹⁷⁶Yb⁺⁺、¹⁷⁶Lu⁺⁺均与NH₃发生氧化还原反应,生成m/z不等于69、85、88的离子;设置二级质量过滤器(Q2)的m/z分别为69、85、88,仅有⁶⁹Ga⁺、⁸⁵Rb⁺、⁸⁸Sr⁺通过并被检测器检测,从而避免了稀土基体的质谱干扰。对NH₃流量进行了优化,NH₃最佳流量为1.80 mL/min。校准曲线的线性相关系数均为0.999 9,Ga、Rb、Sr的检出限为0.003 8~0.026 μg/g,定量限为0.012~0.084 μg/g。采用实验方法测定金属钕(合成)、金属钐(合成)、氧化铈、氧化铒、氧化镱样品中Ga、Rb、Sr含量,测得结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为3.8%~13.5%,加标回收率为88%~114%。
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  战略金属镓的多领域应用前沿与检测技术突破

  陈俊彬, 李静音, 刘冬, 黄红花, 吴景武, 麦宝华, 冯均利

  冶金分析. 2025, 45(10): 23-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012826

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  镓作为关键战略金属,因其在高频半导体、光电子器件及新能源技术中的不可替代作用,相关应用与检测技术研究日益深入。本文系统综述了镓在高频半导体器件(GaN HEMT功率放大器、GaAs空间太阳能电池)、生物医学示踪剂(⁶⁷Ga诊断试剂)、自修复电极材料(液态金属电池)及磁性功能组分(钆镓石榴石磁光器件)等4大核心领域的应用,并全面评述了镓的检测方法体系——涵盖化学湿法、光谱分析法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电化学法及新兴检测技术等。研究成果旨在为出口监管机构提供技术支持,同时为检测机构建立标准化流程提供依据。最后,本文前瞻性探讨了镓的应用拓展方向与检测技术发展趋势,以期为该领域研究提供参考。
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  一例进口铝屑固体废物属性鉴别

  周君龙, 唐志坤, 沈丹, 赵泉, 林春梅, 陈宜浩, 李全忠, 萧达辉

  冶金分析. 2025, 45(10): 30-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012862

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  本文建立“再生铸造铝合金原料”进口铝屑的固体废物属性鉴别方法。综合运用外观目视、超景深显微镜观察微观形貌,结合电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)分析成分、物相及锂、镍、钴等特征元素,通过红外碳硫仪检测碳含量,采用高频熔样炉对样品能否作为高品质再生铝原料直接投炉使用进行考察。结果表明:样品呈灰白色细颗粒状,显微镜下铝屑呈褶皱形态并含大量黑色颗粒夹杂物;经 120 目筛分后,XRF 显示筛下物铝含量显著下降,镍、钴、锰、铜元素含量同步升高;ICP-AES 进一步证实筛下物富含铜、镍、钴、锂、锰等;XRD 与红外碳硫分析仪在样品中检出镍钴锰酸锂及少量碳;高频熔样试验中样品熔融时产生强烈闪光并残留大量残渣,金属回收率低于 30% 且无法形成液态金属。上述特征既不符合 GB/T 38472—2023 《再生铸造铝合金原料》中铝屑的质量要求,又与传统机加工铝屑存在显著差异,其元素组成与物相特征契合锂电池正极材料回收特性。结合三元锂电池正极集流体铝箔回收工艺分析,依据 GB 34330—2017《固体废物属性鉴别标准 通则》,判定该样品为来源于三元锂电池正极材料回收铝屑的固体废物。
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  20Cr工程机械钢铸坯中硫化物分布及偏析行为

  周彦, 赵增武, 宋振东, 李多多

  冶金分析. 2025, 45(10): 36-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012802

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  本文针对国内某钢厂生产过程中20Cr工程机械钢铸坯硫化物偏析问题,利用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)以及Thermo-Calc软件等设备手段,对20Cr工程机械钢中硫化物的分布及偏析行为进行解析。元素分析表明铸坯中夹杂物主要为MnS,其中边部含有少量以Al₂O₃为核MnS为壳的复合夹杂物,其与热力学计算结果一致。MnS从铸坯边部至心部逐渐由单颗粒向链状、团簇状演变,且心部MnS的面积占比最大,分布最不均匀,其次是铸坯1/4处。通过建立溶质微观偏析模型,计算发现在MnS析出的第1阶段, S元素正偏析率远大于Mn元素,Mn元素的消耗速率一直小于S元素的富集速率,MnS析出的限制环节为Mn元素的扩散,MnS开始以小尺寸的形式析出。在MnS析出的第2阶段,随着S元素的消耗,加速钢液凝固,使得溶质元素浓度相对增大,且S元素向枝晶间排出,MnS以簇状的形式析出。
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  汞形态分析检测技术的研究进展

  倪子月, 范真, 岳元博, 李程, 程大伟, 刘明博

  冶金分析. 2025, 45(10): 45-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012878

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  汞污染的监测、溯源及环境毒理评估中,由于不同汞形态间显著的毒性差异,对其总汞及各形态组分进行检测具有重要意义。本文综述了不同形态汞的分离、富集与分析方法研究进展。在汞的形态分离方面,主要采用色谱法与分级萃取法;此外,亦可基于特殊材料对不同形态汞的吸附能或解吸能差异实现分离。当分离后或消解液中的汞浓度过低时,可通过液液萃取或固相萃取结合淋洗的方式,直接提高目标汞的浓度;或利用汞易于原子化的特性,采用汞蒸气发生装置减少基体干扰,间接实现富集。本文在概述上述分离富集方法的基础上,还对比归纳了汞的常规仪器分析法、快速分析法以及非仪器分析法的特点和适用性。
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  新旧版GB/T 27043国家标准中“能力”术语的变化和解读

  张会亮, 王海燕, 项新华, 何平

  冶金分析. 2025, 45(10): 52-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012881

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  ISO/IEC 17043:2023 Conformity assessment-General requirements on the competence of proficiency testing providers已正式发布。与2010年版相比,由于合格评定领域的不断发展和演进,2023版的英文标题和技术内容均发生了显著变化。为了适应这些变化并提升标准的科学性,帮助读者进一步体会到国际标准的内涵,在ISO/IEC 17043:2023向我国国家推荐性标准等同转化过程中,译者团队改变了在该标准中广泛出现的、与结果评价相关的“performance”的译法,将GB/T 27043—2012中的“能力评价”更改为“表现评价”。同时,沿用了proficiency testing已被国内广为接受的专有译法 “能力验证”,以及与其他合格评定国家推荐性标准一致的“competence”译法—“能力”。本文介绍了上述3个译法变化和维持的背景、原因和引导方向,辨析了国际标准中对应词条的内涵和差异,努力推动能力验证提供者和能力验证参加者对不同场合“能力”概念的正确认识和应用。
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  齿轮箱轴承内圈表面损伤原因分析

  马瑞东, 王刚军, 李庆林, 叶智, 谢金鹏, 李臻, 赵晓, 刘畅

  冶金分析. 2025, 45(10): 59-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012915

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  齿轮箱中常见的轴承失效通常是由疲劳、磨损、缺陷、凹痕等问题引起的,但是滚动接触疲劳失效的机制是一个有争议的问题。本研究通过对轴承内圈发生剥落导致失效的风电齿轮箱轴承的化学元素、硬度进行定量分析,并对损伤区进行宏观、微观形貌分析,探究了轴承滚动接触疲劳失效模式为高载荷与白色组织(纳米铁素体)的协同作用。结果表明,近表层非金属夹杂物(MnS)与基体界面处存在微裂纹萌生现象,并观察到碳迁移导致的白色组织分布于非金属夹杂物两侧。小尺寸和可变形的MnS夹杂物(小于20 μm)导致局部应力集中效应有限,因此轴承过早失效的原因是高载荷与白色组织脆性相的协同作用,加速了表面损伤的萌生与扩展。
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  能量色散X射线荧光光谱法测定铜冶炼烟尘中铜铅锌砷

  钟康祥, 陈祝海, 罗荣根, 赖秋祥, 刘春华

  冶金分析. 2025, 45(10): 66-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012808

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  铜冶炼烟尘主要成分为Cu、Pb、Zn、As,其含量是判断冶炼工艺效率、环境影响控制、资源回收价值及后续处理工艺选择的关键指标。实验采用粉末压片制样,将样品研磨至74 μm,以可溶性淀粉作为稀释剂以1∶1质量比与样品混匀,再使用硼酸作为粘结剂垫底镶边,在20 t的压力下保压20 s,制成光滑平整的样片。选用9个各元素含量具有一定梯度的铜冶炼烟尘生产样品,由YS/T 1512.10—2022 化学法定值作为校准样品制作校准曲线,Cu、Pb、Zn采用经验系数法进行基体校正,As采用比例法进行基体校正,实现了能量色散X射线荧光光谱法(ED-XRF)对铜冶炼烟尘中Cu、Pb、Zn、As含量的快速测定。各元素校准曲线的线性相关系数均不小于0.996 6,检出限为0.001 8%～0.021%。按照实验方法测定铜冶炼烟尘生产样品中Cu、Pb、Zn,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.15%～2.8%。该方法同时与YS/T 1512.10—2022方法进行比对,Cu、Pb、Zn、As的测定结果基本一致。
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  透水坩埚收集-高频燃烧红外吸收法测定碳化钨粉中游离碳

  余航, 李家华, 周元敬

  冶金分析. 2025, 45(10): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012877

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  碳化钨粉作为硬质合金生产的关键原料,其游离碳(C_f)含量是控制产品质量的核心指标,针对现行国标GB/T 5124.2—2008重量法操作繁琐、效率低的问题,本研究提出透水坩埚收集-高频燃烧红外吸收法测定碳化钨粉中游离碳的方法。方法通过氧化铝悬浊液调控坩埚微孔抑制“穿滤”;实现分离样品后直接烘干上机测定,消除转移误差;较国标法单样品检测节约约4 h,批量检测优势更显著。本方法采用0.50 g样品及0.5 g纯铁+1.6 g钨+0.05 g锡助熔剂组合;方法的检出限与定量限分别为0.000 93%(质量分数,下同)和0.003 1%。按照实验方法测定4个碳化钨粉样品中游离碳,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.51%～3.8%。实验方法用于测定标准物质GSB 04-3138-2014中游离碳,测定值与认定值相符合。分别按照本法和国家标准GB/T 5124.2—2008对碳化钨粉样品中游离碳进行测定,本法测定结果的RSD显著小于国标方法。
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  火焰光度法测定锂矿石中氧化锂

  林英玲, 陈祝海, 龙秀甲, 曹玉, 邹小芬, 张厚强

  冶金分析. 2025, 45(10): 78-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012902

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  锂矿石作为锂金属主要来源之一,其氧化锂含量的快速精准测定对资源开发与综合利用至关重要。本文采用10 mL氢氟酸、2 mL硫酸(1+1)溶解样品,选择0.5%～1%(V/V)硫酸作为测定介质,建立了火焰光度法测定锂矿石中氧化锂的方法。结果表明:共存易电离元素(钾、钠、钙、镁、铷、铯、锶)对锂测定无干扰。氧化锂质量浓度在0.50～30.00 μg/mL范围内与激发强度呈良好线性关系,相关系数r=0.999;方法中氧化锂的检出限为0.001%(质量分数)。按照实验方法测定锂矿石标准物质(GBW07152/GBW07153)、锂辉石标准物质(GBW07734)、锂矿石实际样品以及模拟高锂含量样品(氧化锂质量分数为10%)中氧化锂,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.60%～2.5%。分别按照本法和GB/T 17413.1—2010测定1个锂矿石样品和2个锂矿石标准物质(GBW07152和GBW07153)中氧化锂,两种方法的测定结果相一致,且标准物质的测定结果与认定值相吻合。该方法具备操作简便、成本低廉的优势,为偏远矿区及选冶实验室提供了高效可靠的氧化锂定量分析解决方案。
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  氢化物发生-原子荧光光谱法测定土壤有效硒中硒(Ⅳ)和硒(Ⅵ)

  宋娟娟, 张墨, 于聪灵, 邹佳洁, 秦冲, 孙连伟

  冶金分析. 2025, 45(10): 83-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012791

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  准确测定土壤有效硒中Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的价态分布对研究硒在土壤-植物系统中的迁移和转化过程至关重要,其难点在于如何将有效硒中的硒完全消解且维持价态不变。本研究依据NY/T 3420—2019方法获得有效硒提取液,经硝酸-高氯酸体系消解(确保高氯酸冒白烟阶段Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)价态稳定);随后:(1)消解液采用50%(V/V)盐酸加热溶解(将Se(Ⅵ)还原为Se(Ⅳ)),通过氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)测定有效硒总量;(2)消解液采用10%(V/V)盐酸室温溶解(维持Se(Ⅵ)价态),通过HG-AFS测定Se(Ⅳ)含量;(3) 以差减法(总硒量减Se(Ⅳ)量)计算Se(Ⅵ)含量,据此建立了HG-AFS测定土壤有效硒中Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)的方法。方法关键参数:盐酸载体浓度为5%(V/V),硼氢化钾溶液质量浓度为13.0 g/L;当共存元素浓度不超过硒浓度500倍时,干扰可忽略。方法验证表明:Se(Ⅳ)在2.00～12.00 μg/L范围内呈良好线性,校准曲线线性相关系数 r=0.999 7,有效硒及Se(Ⅳ)的方法检出限分别为0.001 2 mg/kg和0.001 6 mg/kg。按照实验方法测定土壤标准物质GBW(E)070333、GBW(E)070334、GBW(E)070339中有效硒总量、Se(Ⅳ)、Se(Ⅵ),结果的相对标准偏差(RSD, n=6)为1.9%～15%,有效硒测定值与认定值的相对误差(RE)为0.59%～5.3%,Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)的加标回收率为91%～108%,结果均符合DZ/T 0289—2015《区域生态地球化学评价规范》要求。