在低温环境中, 光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)材料的热膨胀系数和热光系数会发生改变, 从而影响其温度传感特性。文章通过实验研究了裸光纤光栅传感器和黄铜管封装的光纤光栅传感器在低温下的温度传感特性。结果表明, 在80~300K温度范围, 裸FBG温度传感器的灵敏度为6.43pm/K, 线性度为0.974, 在80~230K温度范围,温度与光纤光栅的中心波长呈现非线性关系; 黄铜管封装的FBG温度传感器, 在整个温度范围内灵敏度可达26pm/K, 线性度为0.996, 较裸FBG温度传感器均有较大提升。对比实验表明, 对光纤光栅进行封装, 可以提高其温度灵敏度和线性度, 改善温度传感特性。
光纤传感 光纤光栅 低温 黄铜管封装 温度灵敏度 fiber sensing fiber Bragg grating low temperature brass tube encapsulating temperature sensitivity
光学 精密工程
2022, 30(12): 1452
河南师范大学 物理学院 河南省红外材料光谱测量与应用重点实验室，河南 新乡 453007
基于自行研制的双向反射分布函数（BRDF）测量装置，采用绝对测量方法在20~800 ℃的温度范围内测量了粗糙黄铜表面在近红外波段下的光谱偏振双向反射分布函数，分析了温度对BRDF的影响。结果表明，温度对黄铜表面的BRDF有明显的影响，随着温度的升高，BRDF整体呈现出稳定-增大-减小的变化趋势。对不同温度下材料表面的场扫描电镜、粗糙度和X射线衍射测试表明，温度对样品表面BRDF产生影响的主要原因是表面形貌和化学成分的改变。
光谱BRDF 黄铜 近红外 温度 spectral BRDF brass near-infrared temperature
为了提高黄铜表面的力学性能和耐蚀性，采用纳秒脉冲激光（波长1064nm,脉宽7ns）冲击强化（LSP）黄铜表面。通过分析激光冲击强化黄铜样品表面的残余应力、横截面金相组织和硬度、表面形貌等力学性能，研究了其对耐蚀性能的影响。结果表明，与未经LSP处理的黄铜样品相比，LSP处理后黄铜样品的电化学腐蚀电位增加，空蚀损失质量降低，仅为原来的1/4，空蚀孕育期时间延长了2倍，空蚀速率降低，从而LSP处理提高了黄铜样品的耐蚀性能。该研究对普通黄铜应用在具有腐蚀性的工作环境中是有帮助的。
激光技术 激光冲击强化处理 力学性能 耐蚀性 黄铜 laser technique laser shock processing mechanical property corrosion resistance brass
1 包头机械工业职业学校 内蒙古包头014060
2 包头职业技术学院 内蒙古包头014030
黄铜与不锈钢材料在物理性能以及化学成分上有较大差异, 这种异种金属的焊接存在较大难题。文中采用脉冲宽度为纳秒级的光纤激光器对黄铜与不锈钢进行搭接焊接实验。通过激光平均功率、脉冲宽度、焊接速度进行三因素三水平正交实验, 得到最大的焊接接头拉力89 N。对焊缝进行切片分析, 结果表明焊缝内部无气孔, 上层黄铜材料进入下层不锈钢材料内部, 黄铜与不锈钢材料形成了较好的混合接头, 有利于提高焊缝接头强度。
黄铜 不锈钢 激光焊接 工艺参数 brass stainless steel laser welding technology parameters
1 华侨大学机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 北京工业大学北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用中间过渡层的新方法研究了黄铜焊接气孔的控制,对比分析了以紫铜为中间层的黄铜激光焊接和常规激光焊接获得的焊缝的气孔率,结果表明:在中间层条件下,焊缝表面和内部的气孔率均大幅降低;随着焊接速率增大,气孔率逐渐减小,当焊接速率为2.2 mm/s时,气孔率几乎为零;当焊接参数相同时,中间层条件下的焊缝气孔率仅为常规激光焊接的1/3,焊接接头的力学性能优于常规激光焊接。在焊缝成形良好的前提下,验证了采用紫铜为中间层的焊接方法控制黄铜激光焊接气孔缺陷的有效性。
激光技术 激光焊接 紫铜中间层 黄铜 焊接气孔
采用高能激光束对H62黄铜进行单层和三层激光冲击强化(LSP),研究激光冲击前后微观组织、截面显微硬度以及表面粗糙度的变化,发现激光冲击明显细化了H62黄铜的晶粒,形成纳米结构层,并增加了其显微硬度和表面粗糙度,且显微硬度和表面粗糙度随冲击层数的增加而增大。利用UMT-2摩擦磨损实验机分别对原始试样、LSP试样进行摩擦磨损实验,分析了三种试样的摩擦系数、磨损率和磨痕形貌差异,发现在相同的摩擦条件下,LSP试样的摩擦系数和磨损率均比原始试样小,且随着冲击层数从单层增加到三层,摩擦系数和磨损量变得更小,表明LSP能够提高H62黄铜的耐磨性,多层LSP对H62黄铜耐磨性的提升效果更佳。激光冲击后,试样的磨损机制由以剥层磨损为主转变为以磨粒磨损为主。
激光光学 激光冲击强化 H62黄铜 层数 摩擦 磨损 光学学报
2018, 38(10): 1014002
针对磁性复合流体(MCF)抛光的两种抛光头,进行MCF抛光特性对比实验研究。开展了黄铜H26的平面抛光实验,调查立式和卧式抛光头分别对工件材料去除率、表面形貌与粗糙度以及MCF水分损耗等抛光特性的影响。实验结果表明,卧式MCF抛光能够较快地降低表面粗糙度,获得较高的材料去除率,MCF水分损失相对较快;立式MCF抛光能够在相对较长时间内获得稳定的材料去除率和表面粗糙度,MCF水分损失也较为平稳。
磁性复合流体 抛光 抛光特性 黄铜H26 magnetic compound fluid(MCF) polishing polishing performance brass H26
为了探究钛合金-不锈钢异种金属焊接的特殊性, 更好地提升两金属间的焊接性能, 采用在钛合金与不锈钢之间加入填充层黄铜进行焊接的新方法, 进行了理论分析和实验验证。应用ANSYS有限元分析软件分析得出填充层-黄铜的合理厚度应在0.5mm～0.7mm左右, 并基于仿真结果对填充层黄铜厚度为0.5mm～0.7mm的钛钢异种金属焊件进行焊接实验, 对焊接试样进行硬度、抗拉性测试及扫描电镜观察。结果表明, 填充层黄铜的厚度为0.6mm时, 钛合金-不锈钢异种金属激光焊接试样的焊缝形貌和力学性能较好。
激光技术 激光焊接 钛合金 不锈钢 黄铜 力学性能 laser technique laser welding titanium alloy stainless steel brass mechanics nature
1 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室, 陕西 西安710069
2 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安710069
建立了飞秒激光剥蚀-多接收电感耦合等离子质谱(fLA-MC-ICPMS)铅同位素原位微区分析方法, 分别利用溶液法(SN-MC-ICPMS)和激光剥蚀法(fLA-MC-ICPMS)对15个铜(黄铜, 青铜)国家标准物质进行了实验分析, 测试的结果表明CuPb12(GBW02137)中Pb同位素组成非常均一, 可作为以铜为基体的青铜、 黄铜及铜矿中Pb同位素原位微区分析的外部参考物质。 对CuPb12 进行了112次fLA-MC-ICPMS Pb同位素分析测试, 其加权平均值与溶液法测定的Pb同位素比值在2σ误差范围内完全一致, 208Pb/204Pb和207Pb/206Pb比值的内部精度RSE分别小于90和40 ppm, 外部精度RSD分别小于60和30 ppm。 利用本实验室建立的fLA-MC-ICPMS分析方法对13个古铜钱币中Pb同位素进行了原位微区无损伤分析, 测试结果表明, 不同朝代古钱币中Pb同位素组成差异较大, 即使同一朝代的古钱币其Pb同位素组成也不尽相同。
飞秒激光 多接收等离子质谱 Pb同位素 参考物质 青铜 古钱币 Femtosecond laser ablation (fLA) MC-ICP-MS Pb isotopic composition Reference material Copper (brass and bronze) Ancient coin 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1342
