3. 合金样品制备实战
XRF分析结果的偏差，很多时候并不来自仪器本身，而是来自样品。合金材料形态差异极大：铸锭、锻件、棒材是块状，车削或铣削产生的是屑状，雾化或球磨得到的是粉末，焊丝、丝材则是细长线状。不同形态在X射线激发下的表现完全不同——块状样品主要看表面平整度与污染，屑状和粉末样品主要看装填密度与厚度，丝材则要解决照射面积不足的问题。本节按样品形态逐一展开制备规范，并给出可直接对照执行的参数与判断依据。
一、块状样品：切割、打磨、抛光三步走
块状样品是XRF最理想的形态，但前提是分析面必须平整、洁净、无氧化层。切割时优先使用低速金刚石切割机或砂轮切割机，切割位置应避开缩孔、夹渣和氧化皮区域。以铝合金铸锭为例，切割厚度控制在8～15 mm，直径或边长不小于20 mm，保证分析面能完全覆盖仪器测量光斑（常见为8～15 mm）。切割过程中必须使用冷却液，避免局部过热导致元素偏析或表面重熔。
打磨分粗磨和细磨。粗磨用180～320目碳化硅砂纸去除切割痕，细磨用600～1200目砂纸消除粗磨划痕。打磨方向应每换一号砂纸旋转90°，便于观察上一道划痕是否完全去除。抛光使用金刚石抛光膏或氧化铝悬浮液，粒度从3 μm过渡到1 μm。最终分析面应呈现均匀金属光泽，肉眼无可见划痕，用10倍放大镜观察无交叉划痕残留。
表面处理完成后，样品需用无水乙醇超声清洗3～5分钟，吹干后立即测量。若样品含铝、镁等活泼元素，抛光后应在5分钟内完成测量，否则表面会迅速形成氧化膜，导致轻元素计数率下降。判断表面是否合格的简易方法：用万用表测量分析面两点间电阻，若电阻稳定且低于1 Ω，说明氧化层已基本去除。
二、屑状样品：压片前的装填与厚度控制
车屑、铣屑形态不规则，直接测量会因松散堆积导致X射线散射严重、结果偏低。屑状样品必须经过压片或熔片处理。压片前先用丙酮或乙醇清洗屑料，去除切削液和油污，再在60～80 ℃烘箱中干燥30分钟。
压片时使用模具直径32～40 mm，称取屑料8～15 g。关键参数是压力与保压时间：对于铝合金屑，建议压力15～20 t，保压20～30 s；对于钢屑，压力需提高到25～30 t。压力不足会导致压片边缘开裂，压力过大则可能造成模具损伤。压片厚度应不小于5 mm，且必须超过X射线的有效穿透深度——以铁基合金为例，Fe Kα在密度7.8 g/cm³下的有效层约0.5 mm，但为保证轻元素和散射背景稳定，实际厚度建议≥5 mm。
压片完成后检查边缘是否完整、表面是否有裂纹或掉粉。合格的压片应能承受从1 m高度自由落体到硬木桌面而不碎裂。若压片松散，可加入少量微晶纤维素或硼酸作为粘结剂，但需注意粘结剂会稀释样品，定量分析时必须做基体校正。
三、粉末样品：粒度、装填与压片规范
粉末样品常见于合金粉末冶金原料、雾化粉末和球磨产物。粉末粒度直接影响压片密度和测量重复性。建议将粉末过200目筛（粒径≤74 μm），粒度过大会导致压片表面粗糙、元素分布不均。若粉末已受潮，需在105 ℃干燥1～2小时。
装填时采用“少量多次”方式：先加入约1/3粉末，用平头杵轻压整平，再逐层加入，避免一次性倒入造成分层。压片压力根据粉末硬度调整，一般15～25 t，保压30 s。对于难压制的硬质合金粉末（如WC-Co），可加入2%～5%的硬脂酸作为润滑剂，但硬脂酸会引入碳，测碳时禁用。
粉末压片最易出现的问题是“掉边”和“分层”。掉边说明压力不足或粉末流动性差；分层说明装填时空气未排尽。解决办法是降低单次加料量、增加轻压排气次数。压片厚度同样要求≥5 mm，且表面应呈现均匀哑光或微光泽，不得有肉眼可见的凹坑或裂纹。
四、丝材样品：增加照射面积的处理方法
焊丝、丝材直径通常为0.8～3 mm，直接测量时X射线光斑远大于丝材截面，导致计数率低、结果代表性差。处理方式有两种：一是将丝材紧密缠绕成直径20～30 mm的圆盘，缠绕层数不少于5层，端面用砂纸磨平；二是将丝材截成10～15 mm短段，平行排列后压片。
缠绕法操作要点：缠绕时保持张力均匀，避免层间空隙；缠绕完成后用夹具夹紧，端面依次用400目、800目砂纸打磨至平整。压片法操作要点：短段丝材应尽量同向排列，压片压力20～25 t，保压30 s。无论哪种方法，最终分析面必须平整且覆盖光斑，否则需重新处理。
五、样品制备质量检查与常见问题
制备完成的样品在测量前应逐项检查：分析面是否平整、有无污染、厚度是否足够、压片是否开裂。若测量结果异常，可按以下逻辑排查：轻元素计数率低→表面氧化或污染；重元素计数率波动大→样品厚度不足或装填不均；重复性差→压片密度不一致或粒度分布过宽。
样品制备没有“万能参数”，但有一条通用原则：分析面必须能代表整体材料，且测量条件必须可重复。块状看表面，屑状看压片，粉末看粒度，丝材看覆盖。把每一类样品的控制点固定下来，XRF数据的稳定性就会明显提升。