多元线性回归提高激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术的准确度

冶金、核工业、污染检测和环境监测等领域对元素分析的需求是必不可少。激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、对样品几乎无损、可多元素同时分析等特点,因此一直受到广泛的关注。但其分析灵敏度较差的缺点一直限制着该技术的发展。激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术能够通过激光共振激发提高分析灵敏度并高效检测样本元素种类,通过光谱仪收集光谱信息并建立模型可对未知样本进行浓度预测。但当基体原子与目标原子的特征谱线十分接近时,基体谱线会受到影响,此时一元定标准确度下降。通过一元线性拟合和多元线性拟合两种方式对钢铁中的Ni和Cr元素分别建立线性模型。首先,选取样品光谱中的峰值谱线,核实其是否为待测元素或基体元素所对应的特征谱线,选定合适的特征谱线后,将多个谱线的光谱强度以及对应该样品的待测元素浓度作多元线性拟合模型,将各个谱线所对应的拟合系数由高到低进行排序,并以多元线性拟合模型中各个特征谱线对应的光谱强度对浓度预测的贡献度为标准不断减少拟合维度,使Ni和Cr拟合模型的决定系数分别由0.9601提高至0.9929和0.9920提高至0.9987,Ni和Cr元素含量的回归模型平均相对误差分别由38%降低至10%左右和55%降低至25%以内,Ni和Cr元素的线性回归模型的交叉验证均方根误差随着维度的增加分别由3.4%降低至2%左右和2.5%降低至1.5%左右。选取多个谱线建立多元线性回归模型的方法较为有效的降低了激发干扰的影响,以较小的工作量提高了对待测样品的待测元素浓度预测的准确度,为推进激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术在元素分析的实际应用提出了一种可行的方案。

激光辅助生物打印(LAB)技术的评述与展望

激光辅助生物打印(LAB)技术是生物打印主要成型技术之一,其产品具有高分辨率、高细胞存活率的优点,在再生医学领域中有着广阔的发展前景,成为科学界、产业界关注与研究的热点。综述了国内外LAB技术的现状,包括基础理论研究、材料、装备研制与开发、工艺技术等;探讨了存在的问题和需要突破的关键技术。

红外飞秒光纤激光焊接石英玻璃与304不锈钢

研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键,其中,对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术,对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不锈钢飞秒激光焊接过程的温度场,验证了所用激光焊接工艺参数的焊接可行性。为优化飞秒脉冲激光焊接工艺参数,研究了飞秒激光焊接单脉冲能量对焊接质量的影响规律。结果表明:激光单脉冲能量对热效应有显著影响;热应力因热效应的增强而增大,当其超过石英玻璃的损伤阈值后会导致微裂纹产生,进而导致焊接样品的焊接强度降低;最佳工艺参数是激光单脉冲能量5.6μJ,重复频率500 kHz,扫描速度60 mm/s,此工艺参数下焊接样品的剪切强度最大,可达到13 MPa。对两种材料的焊接机理进行了研究,结果表明:激光焊接石英玻璃与304不锈钢实现了冶金结合;Fe、Cr在界面与SiO2可能发生了氧化还原反应,形成了Fe2O3和Cr2O3。

氧化锆陶瓷DLP 3D打印技术研究

传统的陶瓷成型工艺存在着材料利用率低、能量消耗高等问题。为此,本文利用数字光处理(DLP)3D打印技术,制备了精细、复杂结构氧化锆陶瓷。实验配置了固相质量分数72.5%的陶瓷-光敏树脂浆料,以紫外光为光源,使浆料逐层固化,叠加成型。实验还研究了曝光时间、曝光强度等因素对固化深度的影响,优化后的陶瓷浆料表现出良好的固化效率与成型精度。最后本文还研究了烧结温度对陶瓷器件致密度以及维氏硬度的影响。最终制造出了致密度达95%以上、维氏硬度11.3 GPa、XRD表征为四方相的氧化锆陶瓷器件,实现了复杂陶瓷器件的快速打印制备。

汽车用钢/铝合金激光搭接焊接工艺研究

汽车制造时将钢/铝合金结合起来使用,能够实现车身强度不降低的前提下,极大地减轻车身的质量,以实现节能减排的目的。选取100 mm×50 mm×1.5 mm的DC01冷轧钢板和相同尺寸的6010铝合金进行光纤激光搭接焊接试验。试验发现,当激光功率P=1900 W,焊接速度v=45 mm/s,离焦量f=-3 mm时获得的焊接接头剪切强度达到最大值100.21 MPa。随后在搭接面添加0.2 mm的Cu中间层后,实验结果表明,添加Cu中间层后接头强度提升到144.91 MPa,焊缝中心硬度显著提高。金相显微镜观察表明,添加Cu中间层可以增大焊缝深宽比,同时细化晶粒。XRD结果表明,添加中间层后有新物相生成,主要为Al-Cu系化合物。EDS线扫描结果发现,添加中间层后金属间化合物层由40μm降低至20μm。

锶掺杂锰酸镧光催化性能的研究

本文采用溶胶-凝胶法和旋涂烧结工艺把钙钛矿结构的锰酸镧光催化剂制备成薄膜。制备锰酸镧薄膜后,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等测试手段检测薄膜的晶体结构、显微形貌和光催化性能。