刘佳
- 作品数：20 被引量：62H指数：5
- 供职机构：钢铁研究总院更多>>
- 发文基金：国家重大科学仪器设备开发专项国家科技基础性工作专项更多>>
- 相关领域：理学金属学及工艺机械工程环境科学与工程更多>>
- 激光诱导击穿光谱技术对钕铁硼永磁材料中多元素的定量表征
- 2024年
- “磁王”钕铁硼是现今性能最为优异的永磁体,因其优异的磁性能被广泛应用于工业互联网、新能源、 5G通讯等诸多高新科技领域。目前研究钕铁硼材料中元素成分的主要分析方法有电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线荧光光谱(XRF),其中ICP-OES是湿法分析,样品前处理复杂,测试周期长,而XRF法可实现直接分析,但受制于其轻元素的检测能力很难满足对钕铁硼材料中主要轻元素B的分析需求。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具有分析效率高,样品前处理简单,多元素直接分析,适用于现场分析、在线分析等技术优点,使其在快速定量表征方面展现出其独有的优势。运用LIBS分析技术开展对钕铁硼材料中多元素定量表征的直接、快速分析的方法研究,首先针对钕铁硼材料中定量表征的九个元素Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga完成特征谱线的筛选,通过对系统激光器电压、激光剥蚀方式等因素在不同条件下对钕铁硼材料光谱信号稳定性的影响分析,优化并确立了分析条件,最终选用720V的激光器电压,15个预剥蚀脉冲15个剥蚀脉冲的激光剥蚀方式为钕铁硼样品的分析条件;其次,选取8个通过ICP-OES法定值的烧结钕铁硼样品,样品具有元素成分的梯度差异化特征,作为建立分析方法的标准样品,采用标准曲线法通过相对强度与浓度的关联方式,建立钕铁硼样品中Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga九个元素的定量分析校准曲线;最后选取两个烧结钕铁硼试样,运用建立的定量分析方法完成九个元素的定量表征,分析时间小于30 s,其定量结果与ICP-OES法测定结果的比对,具有较好的一致性。运用激光诱导击穿光谱分析技术实现了对钕铁硼材料中多元素成分的直接、同时、快速定量表征,为钕铁硼材料的快速定量表征提供了新的技术思路和表征方法。
- 刘佳郭飞飞于雷崔飞鹏赵迎韩冰沈学静沈学静
- 关键词：激光诱导击穿光谱钕铁硼
- 激光拉曼光谱快速筛查塑料玩具中邻苯二甲酸酯的研究被引量：11
- 2020年
- 常见的玩具材料有聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等。为了使玩具塑料有更好的延展性,有利于塑料成型,在加工过程中会加入一定量的塑化剂。邻苯二甲酸酯类(PAEs)塑化剂种类繁多,用途最为广泛,是玩具塑料中最普遍使用的塑化剂。常见的PAEs有邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)。研究表明,PAEs的分子结构与雌性激素类似,被称作"环境荷尔蒙"。长期或高浓度接触可造成内分泌紊乱,影响男性生殖能力、促使女性早熟、危害儿童生殖系统。北京海关指出,由于PAEs增塑剂含量超标导致玩具不合格的占比最大。在玩具进出口环节,必须进行抽检PAEs增塑剂的含量以保证安全通关。现行玩具塑料中PAEs的检测方法,存在前期处理过程复杂、检测设备昂贵、对操作人员的专业要求较高等缺点,不利于PAEs的快速检测,迫切需要开发一种快速准确检测玩具塑料中PAEs含量的方法。以DEHP,DBP和BBP为研究对象,建立激光拉曼光谱快速筛查PAEs塑化剂的方法。首先,采用密度泛函理论(DFT)计算了三类塑化剂分子振动光谱,并与其在拉曼光谱仪上测得分子拉曼光谱比对认定,表明该方法对PAEs分子拉曼光谱特征峰的归属正确,能够用于玩具塑料样品的定性分析。其次,研究了拉曼光谱仪快速直接定量检测塑料中PAEs含量的方法。结果表明DEHP,DBP和BBP的含量与其特征峰强度呈线性相关,相关系数分别为0.98,0.99和0.99,表明PAEs定量分析的准确度较高。最后,采用该方法在不经任何前处理的条件下,测试市售玩具样品。通过优化采集过程中的背景扣除方法,获得拉曼光谱,确认了PAEs的种类为DEHP,并计算出DEHP的含量。同时,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)准确检测样品中PAEs的种类及含量,两种方法的一致性令人满意。因此,采用激光拉曼技术,通过优化�
- 徐昕霞沈学静杨晓兵陈吉文赵萌迪刘佳刘佳崔飞鹏李晓鹏
- 关键词：激光拉曼邻苯二甲酸酯密度泛函理论
- 激光诱导击穿光谱技术在钢铁在线分类中的初步应用
- 废旧钢铁的高效回收利用既能降低成本,又可突破资源瓶颈制约,有利于钢铁工业可持续发展。废钢的形态各异、数量巨大,给分选带来了极大的挑战。因此,各种来源、成分的废钢几乎不经分类直接冶炼,不仅浪费资源降低效率,同时影响产品质量...
- 刘佳沈学静史孝侠崔飞鹏徐鹏李晓鹏
- 关键词：分拣激光诱导击穿光谱钢铁
- 文献传递
- 铸造黄铜的原位统计分布分析
- 2013年
- 采用金属原位分析仪实现了对铸造黄铜ZHPb59-1的大面积扫描,利用原位统计分布分析技术分析了合金中添加元素Zn、P、Mn、Al、Si、Fe、Pb、Ti、B的分布状况,以期能为铜合金行业提供一种快速的表面元素分布分析方法。通过原位扫描技术能快速得到各元素的直观分布图、最大偏析度、最大偏析位置和统计偏析度。研究发现,原位分析得到Zn、P、Mn的分布及对组织影响的结果和金相结果有良好的对应;通过二维成分分布图和三维成分分布图可看出Al、Si、Fe的分布较为均匀。由原位统计分布可推测,Pb存在大量的夹杂相,而P弥散在整个合金中;Ti、B作为主要的变质剂,存在明显的偏析。此外,Cu、P夹杂的原位统计结果与扫描电镜和能谱的结果对应良好。
- 王文龙张秀鑫刘英刘佳童坚张勇程大伟贾云海
- 关键词：原位统计分布分析夹杂偏析
- 激光诱导击穿光谱法分析表面氧化钢铁样品中的碳硅锰磷硫铬镍铜铝被引量：11
- 2012年
- 利用激光诱导击穿光谱法对中低合金钢中的碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、铝九种元素进行了定量分析。采用铁基体作参比、信号积分平均的数据处理方法,考察了样品台高度、激光聚焦位置、积分延迟时间、低压充氩等因素对激光光谱信号的影响。通过反复试验,确定了焦点位于样品表面之下4mm、氩气氛围为4 000Pa等最佳分析条件。在优化条件下,中低合金钢标准样品GSBH40068-93中9种元素线性相关系数均大于0.99。所建立的方法可应用于存在表面氧化钢铁样品的直接测定。实验表明,本法在不进行样品处理条件下测定值与火花光谱测量结果相吻合。
- 屈华阳胡净宇赵雷韩鹏程陈永彦刘佳袁良经陈吉文
- 关键词：中低合金钢
- 基于激光诱导击穿光谱技术的重轨钢中铝系夹杂物含量分析方法研究被引量：7
- 2019年
- 钢中夹杂物对钢铁材料的性能存在着重要的影响,钢水中凝固的夹杂物会降低钢的物理性能。为排除钢中夹杂物的影响,需要建立检测夹杂物的方法。基于重轨钢样品中铝夹杂物的异常信号响应及阈值选择,实验研究了一种新的钢中铝系夹杂物含量的激光诱导击穿光谱分析(LIBS)检测方法。由于钢材中夹杂铝大多以酸不溶铝的形式存在,故研究中采取的计算模型中夹杂铝的含量默认与酸不溶铝含量相同。实验中由于检测的中低合金钢中夹杂铝含量过低,故随机选择9块重轨钢待测样中5块作为标准样品,通过结合LIBS结果中异常信号的筛选和已发表文献的模型进行计算,发现在置信区间阈值K=2.6时,激光诱导击穿光谱法得到的结果中夹杂物计算值与真实值基本符合,由此确立了激光诱导击穿光谱对铝夹杂分析的计算数学模型。将所建立的夹杂物检测方法模型实际应用于剩余4块重轨钢样品的检测,并将测定结果与化学湿法进行结果比对,结果显示二者基本一致。
- 韩中杰刘佳王辉陈吉文
- 关键词：重轨钢异常信号
- 多波长消荧光拉曼光谱仪的研制及应用研究被引量：4
- 2022年
- 拉曼光谱技术作为探究分子、晶体及其结构特征的有力手段,具有快速、无损、样品用量小、无需前处理且适应性强等优点,已被广泛应用于食品安全、石油化工等领域。但在拉曼光谱应用中,常常受到荧光背景干扰,导致拉曼信号降低,严重的情况下拉曼信号甚至会淹没在荧光背景中。为解决拉曼技术在实际应用中荧光背景干扰的问题,从仪器角度出发,采用二色镜对多波长拉曼光谱进行光路耦合设计,研制了近红外拉曼光谱与移频差分拉曼复合一体的多波长消荧光拉曼光谱检测系统,其中近红外拉曼光谱采用1064 nm激光光源设计,移频差分拉曼光谱选取784.5和785.5 nm两组激光光源进行时分复用,在移频差分拉曼光谱检测的同时,亦可获得两组单波长拉曼光谱数据。通过对比同步测试和分时逐次测试的强度及峰位稳定性,验证了多波长消荧光拉曼光谱仪的同步测试性能;选取了多种荧光背景强弱不同的样品,进行了单波长拉曼、近红外拉曼及移频差分拉曼光谱的对比分析。针对丙酮、乙腈等荧光背景较弱的样品,可采用单波长拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对食用油、红色塑胶微粒等荧光背景与拉曼信号强度相当的样品,可采用近红外拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对红酒、棕色塑胶微粒等荧光背景较强的样品,需结合近红外拉曼光谱和差分拉曼光谱对样品进行定性分析。研究表明:通过多波长消荧光拉曼光谱检测系统的研制,在常规单波长拉曼光谱技术的基础上,将两种抑制荧光干扰技术有机结合,有效扩充了应用领域及样品检测范围。
- 赵迎李晓鹏崔飞鹏刘佳李小佳
- 关键词：拉曼光谱
- 流体微探力学性能高通量表征方法被引量：1
- 2023年
- 介绍一种流体微探力学性能(硬度)高通量表征方法。由于不同材料特征组织结构的差异,当具有相同压力的水流体作用在不同材料的平整表面上时(类似于采用比纳米压痕更小的压头加载于材料表面),每种材料所产生的微形变也有所差异,采用高精度表面形貌轮廓仪测量整个材料表面的形变量及分布,基于拉依达准则对形变量数据进行统计,解析材料的表面微形变量与硬度性能的相关性。实验采用有限元方法模拟了具有不同硬度的两相组织在等压水流体中的变形行为,并选取桥梁钢、高碳铬轴承钢、铸态镍基高温合金、镍基单晶高温合金和锻态镍基高温合金共5种具有不同特征组织和硬度的金属材料验证,结果表明,5种材料的表面形变量与显微硬度值的线性相关系数达到0.9948,该表征方法分辨率可以达到纳米级,可视为硬度性能的无损检测方法。
- 赵雷刘佳任群杨丽王辉沈学静贾云海王海舟
- 关键词：金属材料冷等静压
- 总铝差减固溶铝激光光谱法测量钢中酸不溶铝含量
- 钢中酸不溶铝含量对钢的性能有着重要影响.实验采用激光诱导击穿光谱对钢铁样品快速扫描分析,分别建立总铝含量及酸溶铝含量校准曲线,通过总铝及酸溶铝含量校准曲线可以得到钢中总铝及酸溶铝的含量,以总铝含量减去酸溶铝含量即为酸不溶...
- 刘佳贾云海张勇韩鹏程赵振
- 激光诱导击穿光谱同时分析钢中夹杂物尺寸和含量的方法研究被引量：4
- 2020年
- 钢中夹杂物是影响钢性能的重要因素。有很多手段可以分析夹杂物的形貌尺寸和组成,但同时分析夹杂物含量和尺寸的手段未见报道。金相显微镜和扫描电镜等分析夹杂物尺寸要求样品表面精细制备,通常钢铁样品要用800目砂纸打磨表面后用抛光膏磨成镜面,费时费力。采用激光诱导击穿光谱LIBS可以方便地同时分析钢中大于1μm的夹杂物含量和尺寸分布,同时LIBS分析时样品制备不需要像金相制样那样精细,采用80目以上砂纸打磨表面,无需将样品表面处理成镜面。LIBS分析钢铁样品,如果激发斑点激发到同时含有固溶元素及其夹杂物时,均匀分布于基体铁中的固溶元素强度呈正态分布,夹杂物作为夹杂元素的"富集体"会产生较高光谱强度并叠加在固溶光谱信号中,可以将夹杂物产生的光谱强度解析分离出来,这个解析出的夹杂物光谱强度包含了夹杂物尺寸大小和夹杂物平均浓度的信息。夹杂物作为夹杂元素对比其固溶元素,本质上相当于夹杂元素的"局部富集",在激发到夹杂物时,富集的元素进入激发等离子体中释放出更强的分析谱线。采用含Al2O3夹杂物及MnS夹杂物的钢铁样品,以扫描电镜测得的夹杂物尺寸和面积测量结果作参照,分析验证夹杂物面积、尺寸与分析同样样品获得的LIBS的夹杂物光谱强度关联,得出结论是夹杂物的面积与夹杂物光谱强度呈直线相关。球状夹杂物的直径与夹杂物强度呈抛物线关系。包含多个激发位置的夹杂物的平均浓度与夹杂物平均强度呈直线相关。系统地给出了采用LIBS分析钢中夹杂物尺寸(面积)和夹杂物平均浓度的三个公式,利用LIBS分析夹杂物的同一组光谱强度数据,可以同时测定钢中夹杂物面积、尺寸和含量。分析了LIBS同时分析夹杂物尺寸(面积)和成分的原理。并用钢中氧化铝夹杂物分析进行了验证,理论公式和实际分析�
- 贾云海刘佳
- 关键词：夹杂物含量激光诱导击穿光谱
