基于激光诱导击穿光谱技术检测分析原铝中硅、铁元素含量

论文摘要

利用自行搭建的LIBS装置对原铝中硅铁含量进行了分析测试,测试前对原铝试样进行了微观形貌分析,研究发现原铝中硅元素除有个别区域聚团现象外,其分布相对较为均匀;铁元素多以团状汇聚形态出现,且无明显的分布规律。实验分别考察了激光脉冲能量对激光诱导原铝等离子体光谱的影响,发现随着激光脉冲能量的增大,硅、铁元素信噪比先增加后减小,硅、铁谱线信噪比最大值均出现在160 mJ处,实验选取的激光脉冲能量为160 mJ。在上述较为合理的实验条件下,以内标法为基础,分别采用两种标样（纯铝标样与自选标样）建立了定标模型;结果表明:相比于纯铝标准试样,采用自选试样建立的定标模型不够理想,且数据的离散程度较大,铁元素直线拟合优度仅为0.921 3,相对标准偏差也较大。采用纯铝标样时,在试样不旋转的情况下,硅、铁元素定标曲线拟合优度分别为0.961 1与0.974 1,相对标准偏差分别为8.85%与9.43%,且误差棒显示误差随定标试样的硅、铁含量升高而增大。当试样台保持转速50 r·min-1条件下进行实验,发现硅、铁元素定标曲线的拟合优度分别为0.978 5与0.988,相对标准偏差分别为3.78%与3.4%,相比于试样平台固定情况下的定标结果,拟合优度明显改善,相对标准偏差也有所降低,定标模型明显优于自选试样建立的模型。使用两种定标模型对25个测试样进行了分析测试,比较了两种测试结果的相对误差,纯铝定标试样由于含量梯度较大,跨度较宽,采用该标样建立的定标模型对低铁原铝试样测试适应性相对较差,而自选试样建立的定标模型虽然不够理想,但针对低铁原铝试样的测试适应性相对较好。对激光诱导原铝产生的等离子体进行了诊断,通过镁元素几条离子谱线的玻耳兹曼图,计算出了等离子体温度约为9 163.63 K,利用镁元素一条谱线的Stark展宽估算出等离子体电子密度为1.69ⅹ1017cm-3,验证了激光诱导原铝等离子体处于局部热力学平衡状态的假设是成立的。

论文目录

• 引 言
• 1 实验部分
•   1.1 仪器及参数
•   1.2 样品制备
•   1.3 样品微观形貌分析
• 2 结果与讨论
•   2.1 激光能量的影响
•   2.2 两种标样定量分析
•   2.3 等离子体参数确定
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 路辉,胡晓军,曹斌,马靓,李猛,孙兰香

关键词: 激光诱导击穿光谱,原铝,铁元素含量,表面微观分析,等离子体参数

来源: 光谱学与光谱分析 2019年10期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,金属学及金属工艺

单位: 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,国家铝镁电解装备工程技术研究中心,中国科学院沈阳自动化研究所

基金: 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2013AA041002),中铝发展基金项目(CJ2015JS-05),中铝公司明星计划项目(2017 MXJH05),国家重点研发计划项目(2016YFF0102500)资助

分类号: O433;TG146.21

页码: 3164-3171

总页数: 8

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