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          LIBS 對鈦合金焊縫中成分的原位統計分布分析表征

          鈦合金憑借其強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點已經被廣泛應用于航天、海洋、生物醫藥等諸多領域,其中 Ti-6Al-4VTC4)合金的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好,已成為鈦合金工業中的王牌合金。鈦合金在激光焊接時,加入表面活性劑可以增加焊縫熔深、提高焊接效率、改善焊縫微觀組織的不均勻性,但是可能會改變熔合區和焊縫區中元素含量及其分布狀態,從而可能會對材料的性能產生一定的影響。運用 LIBS 分析技術對 TC4 鈦合金焊接試樣表面進行面掃描同步獲得多元素成分信息,同時結合原位統計分布分析方法(OPA),實現了對鈦合金母材、熔合區、焊縫成分及其分布狀態的快速表征,為活性劑的選擇和焊接后鈦合金的材料性能提供一種新的評價手段。

                

              選取了兩個使用不同活性劑進行焊接的 TC4 鈦合金薄板試樣,選取焊縫縱切面方向作為分析面,采用 320 目的氧化鋁砂紙進行表面處理,利用 LIBSOPA 系統進行成分分布統計表征。首先,對激發光斑和剝蝕條件進行條件優化,最終選擇 200μm 的激發光斑、10 個預剝蝕脈沖 10 個剝蝕脈沖進行實驗,并建立了鈦合金中 C、Al、V、Fe、Si Ti 六個元素的校準曲線(其中 Si 元素主要來自活性劑);然后對鈦合金焊接樣品進行了區域掃描,并對元素含量和分布狀態進行了統計表征。同時,在鈦合金焊接樣品的不同部位進行分區取樣,采用高頻紅外法分析 C 元素含量,并與 LIBSOPA 結果進行比對,兩種測試方法結果吻合。元素 Al、V、Fe、Si Ti 分布結果與微束 X熒光光譜法對應性較好。運用 LIBSOPA 技術實現了對鈦合金母材、熔合區、焊縫中多元素的成分分布表征,為快速判定鈦合金焊縫中成分及分布狀態提供了全新的評價表征手段

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