空間約束結(jié)合梯度下降法提高鋁合金中Fe 成分激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測(cè)精度*

戴宇佳 李明亮 宋超 高勛? 郝作強(qiáng) 林景全

1) (長(zhǎng)春理工大學(xué)理學(xué)院, 長(zhǎng)春 130022)

2) (長(zhǎng)春理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院, 長(zhǎng)春 130022)

3) (山東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院, 濟(jì)南 250358)

(2021 年4 月25 日收到; 2021 年6 月18 日收到修改稿)

1 引 言

鋁合金是世界上使用量第二大的金屬材料, 僅次于鋼. 由于其強(qiáng)度高、密度低、塑性好, 廣泛應(yīng)用于建筑、航空、交通、電子等諸多領(lǐng)域[1]. 鋁合金中元素的含量將直接影響鋁合金的組織和性能, 其中Fe 元素含量對(duì)鋁合金的強(qiáng)度、塑性和應(yīng)力腐蝕性有重要影響[2]. 在鋁合金鑄造過(guò)程中, Fe 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.6%時(shí), 會(huì)造成不易成型而脫模現(xiàn)象,當(dāng)Fe 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.2%時(shí), 會(huì)降低鑄件品質(zhì)并縮短鋁合金的使用壽命, 因此對(duì)鋁合金中Fe 元素的定量分析是鋁合金鑄造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一.

傳統(tǒng)的鋁合金成分檢測(cè)技術(shù)主要有電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、火花源原子發(fā)射光譜法和X 射線熒光法[3-5], 這些方法都需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理, 無(wú)法進(jìn)行鋁合金原位快速檢測(cè). 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)是一種多元素同時(shí)分析的化學(xué)計(jì)量方法, 由于具有無(wú)需樣品制備、原位和在線分析能力,目前LIBS 已廣泛適用于土壤重金屬污染檢測(cè)[6]、大氣污染成分檢測(cè)[7]、爆炸物成分檢測(cè)[8]、生物癌癥診斷[9]、金屬冶煉過(guò)程檢測(cè)等領(lǐng)域[10], 已成為化學(xué)計(jì)量分析領(lǐng)域的“Super Star”.

LIBS 用于金屬成分檢測(cè)過(guò)程中, 涉及包括高功率激光與物質(zhì)相互作用、激光等離子體膨脹、等離子體與環(huán)境空氣作用等復(fù)雜的物理過(guò)程……