表面硬度是表征鋼鐵特性的重要參量之一,表面硬度的檢測可以把關(guān)工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。在自行搭建的LIBS實(shí)驗(yàn)平臺獲取激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）,控制激光能量為30 mJ,比較了基體元素FeⅠ404.58 nm和合金元素MnⅠ403.07 nm的光譜強(qiáng)度與6個不同D2鋼硬度的樣品（經(jīng)過不同熱處理得到不同硬度）之間的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)合金元素Mn的光譜強(qiáng)度與硬度的決定系數(shù)（0.934）高于基體元素Fe的決定系數(shù)（0.916）。采用LIBS中Fe的離子與原子光譜強(qiáng)度比及激光誘導(dǎo)等離子體溫度表征不同熱處理的D2鋼硬度,選擇FeⅡ275.57 nm和FeⅠ276.75 nm的兩條特征譜線作為分析譜線,建立了表面硬度與光譜信號之間的關(guān)系（決定系數(shù)為0.964）;激光誘導(dǎo)等離子體溫度作為等離子體重要參數(shù)與硬度建立了很強(qiáng)的正相關(guān)性（決定系數(shù)為0.977）。D2鋼表面硬度可以通過不同熱處理改變組織進(jìn)而改變硬度,同時加入合金元素（例如通過加入Mn可以細(xì)化晶粒改善鋼的硬度）也可以改變硬度。實(shí)驗(yàn)同時建立了不同含量Mn的D2鋼硬度與光譜強(qiáng)度（MnⅠ403.07 nm）之間的相關(guān)性, D2鋼的硬度不隨Mn含量的增加而單調(diào)增加,... 

【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(12)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

第1組6個樣品的金相組織圖

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示。 燒蝕光源為脈沖Nd∶YAG激光器(Quantel, Ultra 120), 其輸出波長為1 064 nm, 脈寬為8 ns。 測量中設(shè)置激光輸出能量為30 mJ, 重復(fù)頻率為2 Hz。 樣品放置在勻速旋轉(zhuǎn)臺上(轉(zhuǎn)速0.5 rad·s-1), 使樣品均勻受到激光沖擊燒蝕。 激光束從激光器射出后, 經(jīng)由45°平面反射鏡和焦距為50 mm的平凸透鏡聚焦到樣品表面下2 mm(避免擊穿空氣影響最佳信號采集), 聚焦光斑直徑為0.15 mm。 光纖收集器放在樣品上方3 cm且與樣品表面成45°, 用于收集燒蝕過程中的等離子體光譜信號。 光纖另一端對準(zhǔn)光柵光譜儀(Andor, Model SR-500i), 光譜儀用于光信號的分光和采集。 光譜儀連接的CCD(Andor, DV401A-BVF)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號, CCD的信號采集時序由延時脈沖發(fā)生器(Quantum, 9500Plus series)控制。 實(shí)驗(yàn)設(shè)置CCD積分時間為0.05 s, 延遲時間1 200 ns(最佳延遲時間條件)觸發(fā)CCD采集信號。 為了降低背景噪聲, 用半導(dǎo)體制冷CCD到-50 ℃。 PC軟件Andor SOLIS實(shí)現(xiàn)光譜儀與CCD的自動控制。2 結(jié)果與討論

波長273～280和370～410 nm范圍內(nèi)采集的1號樣品特征譜線如圖3所示。 根據(jù)NIST原子光譜數(shù)據(jù)庫和激光燒蝕樣品的等離子體光譜圖, 表4列出了所選分析元素的原子與離子特征譜線參數(shù)。表4 所選分析元素的原子與離子特征譜線參數(shù)Table 4 Atomic and ionic spectral lines of the analyzed elements Wavelength/nm Lower levelEi/eV Upper levelEk/eV Transition probabilityAki/(108 s-1) Statisticalweight gk Fe Ⅰ 373.48 0.858 995 75 4.177 696 75 0.901 11 Fe Ⅰ 401.45 3.046 868 88 6.134 381 88 0.153 7 Fe Ⅰ 402.19 2.758 577 60 5.840 459 61 0.085 5 9 Fe Ⅰ 404.58 1.484 864 38 4.548 506 09 0.862 9 Fe Ⅱ 275.57 0.986 333 79 5.484 135 95 2.15 10 Mn Ⅰ 403.07 0.0 3.075 087 0.17 8

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光誘導(dǎo)擊穿火焰等離子體光譜研究[J]. 劉玉峰,張連水,和萬霖,黃宇,杜艷君,藍(lán)麗娟,丁艷軍,彭志敏.  物理學(xué)報. 2015(04)



本文編號：3626632