雙脈衝LIBS技術定量分析低碳鉻鐵合金熔液

《雙脈衝LIBS技術定量分析低碳鉻鐵合金熔液》是依託長春工業大學，由張德江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雙脈衝LIBS技術定量分析低碳鉻鐵合金熔液
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張德江
• 依託單位：長春工業大學

項目摘要

在鐵合金冶煉過程中實時監測各環節熔液中成分含量的變化，尤其是含碳量的變化，調控冶煉過程，對提高生產效率和產品質量有重要意義。本申請項目旨在發展一種低碳鉻鐵合金冶煉過程中碳含量測量和分析方法，為實時測定提供基礎。首先在模擬實驗條件下採用雙脈衝雷射誘導擊穿光譜(Double-Pulse Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, DP-LIBS)技術收集紫外區(180-380nm)低碳鉻鐵合金熔液的光譜線，將遺傳算法和粗糙集分類算法相結合建立全新的多光譜線分離算法，對光譜線進行分離，並在實驗條件下將內標法進行改進及最佳化，再進行微量碳的定量分析；還將仔細考查不同實驗條件下分析方法的檢測限和準確度，評估DP-LIBS技術在鋼鐵熔液中低含量弱信號非金屬元素測定中的套用質量問題，為其深入研究和實際套用提供理論基礎和有效方法。

結題摘要

雷射誘導光譜分析技術是近幾年迅速發展的物質成分檢測技術，可根據不同環境需要對各種形態的物質進行實時檢測分析。與傳統的分析方法相比，具有無需制樣、回響快速等優點，可以實現複雜環境下的物質成分快速檢測，具有很高的套用價值。 本項目提出了一種低碳鉻鐵合金冶煉過程中碳元素含量測量分析方法，主要實現樣品冶煉過程中實時監測各環節熔液中成分含量的變化。首先搭建實驗平台，採用雙脈衝雷射誘導擊穿光譜(DP-LIBS)技術收集紫外區(180-300nm)低碳鉻鐵合金熔液的光譜譜線。分析影響光譜特徵譜線採集的影響因素，進而選取特徵譜線。其次，進行譜線分離算法的實現與修正。建立碳元素含量檢測模型，並進行去重疊干擾研究。將遺傳算法和粗糙集分類算法相結合建立全新的多光譜譜線分離算法。最後對測試質量進行了研究。定量分析後評估了DP-LIBS技術在低碳鉻鐵合金溶液中低含量弱信號非金屬元素測定中的套用質量問題，為其深入研究和實際套用提供理論基礎和有效方法。 項目執行過程中收穫了豐富的研究成果，在國內外權威學術期刊和會議上發表及錄用學術論文17篇，其中，SCI 論文8篇，EI 論文5篇，核心論文4篇；授權發明專利1項；培養研究生19名。在理論上，本項目促進了雙脈衝雷射誘導低碳鉻鐵合金溶液光譜分析技術的完善，拓寬了雷射光譜分析技術的套用範圍，推動了非金屬元素監測理論的發展。在套用上，本項目研發了一台產品樣機，套用于吉林鐵合金低碳鉻鐵合金冶煉現場，將理論成果進行了實踐，驗證了理論方法與技術方案的可行性，提高了現場冶煉的經濟效率。