1 河北工业大学化工学院, 天津 300130
2 中国科学院过程工程研究所, 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 北京 100190
3 宁波诺丁汉大学浙江省有机废弃物转化及过程强化技术重点实验室, 浙江 宁波 315100
磷石膏是湿法磷酸过程形成的固体副产物。 磷石膏中含有磷、 氟、 硅等有害杂质组分, 极大影响磷石膏制品的质量和性能, 巨量磷石膏堆存严重威胁生态环境和生命安全。 确定磷石膏中杂质物相的赋存状态, 为磷石膏除杂净化和综合利用提供理论指导, 非常重要。 以低温干燥后的磷石膏为研究对象, 利用X射线荧光光谱(XRF)分析确定磷石膏中杂质元素的组成, 结果表明, 磷石膏中的杂质元素含量较高的有P, Si, F和Al, 含量较低的有Ba, Fe和Mg等。 因二水硫酸钙物相强峰对杂质物相峰有较强遮蔽作用, X射线衍射光谱(XRD)分析不能确定磷石膏杂质的物相。 利用扫描电子显微镜对磷石膏进行电子背散射衍射(EBSD)分析, 根据被检样品衬度的区别探明磷石膏的杂质物相, 利用X射线能谱分析(EDS)成分确定杂质物相组成; 利用X射线光电子能谱(XPS)对硫酸钙晶体表面以及混合杂质物相作进一步分析。 EBSD分析结果表明, 磷石膏中杂质物相主要包括二氧化硅、 氟硅酸钠、 氟硅酸钾、 氟磷酸钙、 氟化钙、 硫酸钡、 硫化铁、 三氧化二铝等, 此外还有硅、 铝、 磷、 氟等杂质混合组成的复盐物相, 其中二氧化硅、 硫酸钡、 硫化铁、 氟磷酸钙和三氧化二铝为独立赋存物相, 氟硅酸钠和氟硅酸钾的物相则混合分布在硫酸钙晶体之间, 氟化钙杂质与硅、 铝、 磷、 氟杂质复盐物相结合赋存。 XPS分析结果表明, 磷石膏中还存在硅酸钙、 氟化铝、 氟化镁、 硫酸铝、 磷酸铝、 磷酸钙、 磷酸氢钙和磷酸二氢钙等物相, 其中磷酸钙、 磷酸氢钙、 磷酸二氢钙和氟磷酸钙四种物相的特征峰位分布极为接近。 采用EBSD-XPS组合分析方法, 不仅确定了磷石膏中杂质的物相, 还阐明了杂质物相与硫酸钙晶体之间的构效关系。 该研究为磷石膏杂质物相分析提供新途径, 为磷石膏除杂净化及其综合利用提供坚实的理论依据。
电子背散射衍射 X射线光电子能谱 磷石膏 杂质 Electron backscatter diffraction X-ray photoelectron spectroscopy Phosphogypsum Impurity
天津工业大学理学院激光技术研究所, 天津 300160
为了研究激光熔覆过程中激光熔池的光谱辐射特性，采用光栅光谱检测技术检测镍硅硼合金粉末熔覆过程中熔池光谱，得到不同功率、速度及时间下的光谱分布。结果表明：激光功率900 W时波长550 nm处熔池光谱相对强度最高为500，功率增加到1000 W时，光谱相对强度增加为600；激光功率保持不变时，光谱辐射相对强度随扫描速度增加而减小，随熔覆过程时间增加而增加，但在15 s后，基本达到稳定状态。激光熔覆过程中熔池光谱波动与熔覆层质量存在一定的关系，试验中发现，功率为900 W，扫描速度2 mm/s时，熔覆层质量较好，试样基体变形较小，熔池光谱相对强度波动也较小。
激光技术 激光熔覆 粉末 光谱 检测 中国激光
2014, 41(11): 1103009
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学激光技术研究所, 天津 300387
3 天津金山电线电缆股份有限公司, 天津 300402
激光同轴送粉头喷出的粉末汇聚和分布特性直接影响激光制造的质量和精度。研究了同轴送粉时粉末分布规律和汇聚情况，提出了同轴送粉式粉末分布理论模型，开发了一种粉末流场检测系统，对喷嘴喷出的粉末汇聚情况和分布形貌进行了实时检测，结果表明，计算结果与实验测量结果比较吻合。通过系统观察和分析粉末流的汇聚和分布的实时变动行为，有利于更好地优化设计送粉头和控制激光制造过程。
激光技术 粉末流 同轴送粉 COMS 检测 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 081405
为研究同轴送粉熔覆中YAG激光束与粉末流的相互作用机理, 采用CCD检测技术, 对不同功率、不同送粉量下粉末流分布进行检测, 得到不同参数下粉末流的图像、灰度分布图和伪彩色分布图。结果表明: 随着激光功率增加, 粉末流图像由暗变亮, 最后到白炽状态, 其温度逐渐升高。激光功率400 W时, 随着送粉量的增加, 粉末流图像由暗变亮, 到一定程度后变暗。该检测结果可用于激光熔覆工艺优化, 提高熔覆的质量以及材料的利用率。
激光技术 激光熔覆 粉末流 温度分布 CCD检测 laser technique laser cladding powder stream temperature distribution CCD detection
为研究激光熔凝中熔池的光谱辐射特性, 采用光栅光谱检测技术, 检测了激光定点辐照和不同速度下45钢熔池光谱, 得到不同功率、不同速度的光谱分布。结果表明: 功率500 W激光定点辐照下, 在波长532 nm处熔池光谱相对强度最高为1 936, 激光继续辐照时光谱相对强度不再增加, 达到准稳态状态; 激光功率1 000 W时, 532 nm波长处熔池光谱相对强度最高3 010, 有部分光谱曲线饱和。激光熔凝熔池光谱波动与熔凝表面质量存在一定的关系, 激光功率950 W, 扫描速度1 mm/s时, 熔池光谱相对强度波动较大, 在565 nm处光谱线波动500, 熔凝质量较差; 扫描速度4 mm/s时, 可得到较平整的熔凝层, 光谱谱线最大波动在220～310。对定点辐照下熔池光谱中的发射谱线标定表明, 线光谱主要由FeI辐射。该检测结果可用于激光熔凝工艺优化, 实现激光熔凝的在线监控和反馈控制。
激光技术 激光熔凝 光谱 检测 熔池 laser technique laser melting spectrum measurement molten pool
采用YAG激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材，对其工艺、焊接区形貌和拉伸性能进行了研究。结果表明：在未添加吸光剂条件下，激光功率高于200 W时，透明和黑色PMMA板激光透射焊接性能良好，上层透明PMMA材料的激光入射面无烧蚀损伤，拉伸试验中透明PMMA板断开，焊接区无开裂，最大载荷为2110 N。激光功率低于200W时，单道焊接条件下焊接区被拉开，最大载荷1170N。透明PMMA板和其他颜色PMMA板在焊接时，需要添加吸光剂。采用黑色热塑性丙烯酸树脂为吸光剂的条件下，焊接效果较好。
激光技术 激光透射焊接 热塑性塑料 微观形貌
文章综述了原子光谱领域分析仪器及分析方法的最新研究进展； 例如原子吸收光谱(AAS)、 原子发射光谱(AES)、 原子荧光光谱(AFS)、 激光诱导击穿光谱(LIBS)以及原子质谱(AMS)等, 重点关注在食品、 医药及其相关领域中的应用。 近年出现的芯片实验室和微等离子体, 促进了原子分析仪器的微型化发展, 而激光及其联用技术在形态分析中的应用仍颇为流行。
原子吸收光谱 原子发射光谱 原子荧光光谱 激光诱导击穿光谱 原子质谱 Atomic absorption spectrometry Atomic emission spectrometry Atomic fluorescence spectrometry Laser induced breakdown spectrometry Atomic mass spectrometry 光谱学与光谱分析
2010, 30(8): 2248
1 安徽建筑工业学院 机械与电气工程学院,安徽 合肥 230022
2 天津工业大学 激光技术研究所,天津 300160
针对设计中难以求出用于激光快速制造的三维送粉头解析解的难题,借助有限元分析程序ANSYS,对其进行了强度分析和模态分析。然后采用安装有三维送粉头的横流式5kW CO2激光器和5轴数控机床,对35#钢进行了激光淬火和激光熔敷实验,所得结果验证了有限元分析的可靠性,所做的研究为送粉头的设计和改进提供了有益的参考。
激光快速制造 送粉头 有限元 激光淬火 激光熔敷 laser rapid manufacturing feeding head finite element laser quenching laser cladding
1 天津工业大学 机械电子学院 天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300160
2 天津工业大学 激光技术研究所,天津 300160
针对激光制造过程中的高温金属熔池光谱特征分析,提出采用CCD光栅检测光谱技术检测其分布。检测了钨灯、钠灯、氘灯和汞灯的光谱曲线,得到了其在对应特征波长处光强随波长的分布,根据检测结果对系统进行了波长校准。结果表明,系统有比较高的波长准确度,对连续光谱、线光谱均能实现较稳定的检测。结合激光制造的实际情况,避开强激光反射的影响,该系统将能用于激光制造过程中的熔池光谱检测,为进一步分析激光熔池动态信息提供新的技术手段。
激光技术 激光制造 光谱 检测 laser technique laser fabricating spectrum measurement CCD CCD
为了研究激光熔凝温度场的分布，采用非接触式的直接检测方法，研制了一套新型激光熔池动态检测系统，实时拍摄了激光熔凝中熔池冷却过程热辐射图像，进行了理论分析和实验验证，取得了熔池冷却时非稳态温度场分布数据。结果表明，激光熔凝熔池冷却过程分为熔化凝固和固态降温两个过程，检测得到了熔化时间、凝固时间、熔池温度场分布、熔池尺寸等信息。这一结果对于激光熔凝工艺参数的优化选择设计是有帮助的。
激光技术 温度场 检测 激光熔凝 laser technique temperature field measurement laser melt hardening
