下期发表论文摘要预报

基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析肖笑,华学明,李芳,吴毅雄(a.上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;b.上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240)基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系,以及连续谱对标准温度法的影响,并对标准温度法的曲线进行修正;利用具有高速摄影的电弧光谱     

激光诱导Cu等离子体发射光谱特性的实验研究

通过实验研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.采用的激光能量为350 mJ/pulse,波长范围为440~540 nm.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度和半高全宽(FWHM)随空间、缓冲气体压力变化的规律.结果表明,在Ar气中压力分别为100 kPa和50 kPa相比,铜的原子特征谱强度降低而连续谱和氩离子谱线强度增加.同时缓冲气压的增大导致谱线展宽的增大.     

乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光光谱

利用一种改进后的U型管圆锥泡声致发光装置,研究了乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光光谱.实验结果表明,光谱为从紫外到可见光波长范围的连续谱,在589 nm附近叠加有钠的3p-3s原子发射谱线.在钠的原子发射谱线左侧测量得到了Na-Ar分子激发态跃迁形成的蓝卫星带,并首次在声致发光实验中测得了Na-Ar的红卫星带以及钠的3d-3p原子发射谱线.最后,讨论了钠的原子发射谱线以及卫星带的形成机理.     

激光诱导黄铜中Zn等离子体光谱的时间演化特性

在常温常压下, 利用自建的激光诱导击穿光谱（LIBS）实验装置获得纳秒激光诱导黄铜等离子体光谱, 研究发射光谱中Zn等离子体光谱在增强型光电耦合器件（ICCD）门延迟为150~3 000 ns时的演化规律, 并利用Stark展宽系数及能级跃迁参数计算等离子体的电子温度和电子密度随ICCD门延迟的演化规律. 实验结果表明: 当ICCD门延迟为150~500 ns时, 初始阶段光谱呈较强的连续谱, 随着ICCD门延迟的增大, 在连续谱上逐渐凸显Zn原子的线状特征谱线, 特征谱线强度在ICCD门延迟为500 ns时达最大; 继续增大ICCD门延迟, 谱线强度逐渐减小, 当ICCD门延迟为3 000 ns时, 等离子体的特征谱线信号基本消失; 谱线强度和电子温度随ICCD门延迟的变化一致, 电子密度和ZnⅠ(481.0 nm)谱线的半高宽随ICCD的变化接近指数拟合.     

激光诱导黄铜中Zn等离子体光谱的时间演化特性

在常温常压下, 利用自建的激光诱导击穿光谱（LIBS）实验装置获得纳秒激光诱导黄铜等离子体光谱, 研究发射光谱中Zn等离子体光谱在增强型光电耦合器件（ICCD）门延迟为150~3 000 ns时的演化规律, 并利用Stark展宽系数及能级跃迁参数计算等离子体的电子温度和电子密度随ICCD门延迟的演化规律. 实验结果表明: 当ICCD门延迟为150~500 ns时, 初始阶段光谱呈较强的连续谱, 随着ICCD门延迟的增大, 在连续谱上逐渐凸显Zn原子的线状特征谱线, 特征谱线强度在ICCD门延迟为500 ns时达最大; 继续增大ICCD门延迟, 谱线强度逐渐减小, 当ICCD门延迟为3 000 ns时, 等离子体的特征谱线信号基本消失; 谱线强度和电子温度随ICCD门延迟的变化一致, 电子密度和ZnⅠ(481.0 nm)谱线的半高宽随ICCD的变化接近指数拟合.     

大气压氩气介质阻挡放电光谱

采用单色仪测量了大气压氩气介质阻挡放电(DBD)中的激发光谱,实验在300～800 nm的范围内测量了大气压氩气DBD的发射光谱,经分析发现,氩的发射谱线集中在690～800nm的范围内,且全部为氩原子的谱线.研究了这些谱线的强度随外加电压的变化,本工作的结果对大气压介质阻挡放电具有较重要参考价值.     

微束等离子焊接电弧光学特征的试验研究

在大量试验的基础上,给出了超小电流微束等离子焊接电弧形态特征及光谱的频域测试结果.根据试验结果可以看出,焊接电弧形态变化取决于焊接参数的变化,谱线的波长范围在750~850 nm;微束等离子焊接电弧光谱分布并不随焊接规范的变化而变化.但是,随着焊接电流强度的增加,电弧中出现近紫外线谱线.     

氩气微放电通道电子激发温度的空间分布

采用发射光谱法,研究了气体压强为1.01×105Pa条件下氩气介质阻挡放电单个微放电丝通道中电子激发温度的空间分布.通过氩原子763.51 nm(2P6→1S5)和772.42 nm(2P2→1S3)2条谱线相对强度之比计算电子激发温度.实验结果表明:在只有1个微放电丝的条件下,电子激发温度在放电通道中不是1个恒定值,而是在放电通道正中间出现1个最大值,越靠近电极越小.本工作对研究介质阻挡放电中等离子体的动力学过程和单个微放电丝模型的建立具有重要意义.     

狭缝介质阻挡放电电子密度

利用平行管水电极介质阻挡放电装置,在大气压氩气和空气混合气体中,得到了均匀狭缝等离子体,并采用光谱方法,研究了微间距介质阻挡放电的放电丝分布均匀时电子密度.实验测量了等离子体发射的氩原子696.54 nm谱线,通过反卷积程序分离出Stark展宽,由此得到均匀放电时等离子体电子密度约为8.79×1015cm-3.     

土壤中重金属元素铬的双脉冲激光诱导击穿光谱研究

采用输出波长为1 064nm的两台Nd-YAG脉冲激光器作为光源,在大气环境下对不同浓度配制的5种重铬酸钾的土壤样本进行双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)分析。以Cr元素在425.435nm处特征发射谱线作为分析线,测定了不同浓度下Cr元素的DP-LIBS特征谱线强度,与单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)强度进行了对比,建立了Cr元素特征谱线强度与溶液浓度的拟合关系曲线。结果表明:双脉冲(DP)激发光谱较单脉冲(SP)激发光谱的发射强度有大幅度的提升,在低浓度条件下,Cr元素浓度与DP-LIBS谱线有较好的线性关系,拟合系数达到0.986,通过定标曲线计算得到Cr元素的检测限为15.68μg/g,仅为相同条件下单脉冲检测限的二分之一。     

基于彩色CCD的三色法测量电弧温度场分布

电器触头是低压电器的主要部件,电弧温度是影响电器触头寿命的主要因素。根据ＣＣＤ器件感光成像原理、图像还原原理及普朗克辐射公式阐述了三色法测温的原理,利用彩色ＣＣＤ摄像机摄取的电弧图像中的彩色分量,运用数字图像处理技术进行了噪声消除,重建了电弧的二维温度场分布,描述了测量系统的构成,并给出了电弧实测结果。     

双电极钛钙型碳钢焊条焊芯间距对焊接工艺及电弧形态的影响

采用平板堆焊的方法及高速摄像系统,研究了双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距对焊接工艺和电弧形态的影响。结果表明,双电极钛钙型碳钢焊条的焊芯间距是影响电弧电压的最重要因素。在焊接过程中,调节双电极焊条与工件间距对电弧电压的影响很小;随着焊芯间距的增大,电弧电压升高,焊条套筒形状由两边尖、中间凹逐渐变为两边凹、中间凸的形状,焊接电弧由小而集中变为大而分散。对于药皮质量系数为45.6%、直径为4mm的双电极钛钙型碳钢焊条(双焊芯),在电流为200A的条件下,当焊芯间距为1.2～1.7mm时焊缝成形较好。     

基于图像处理技术的等离子体射流稳定性研究

在等离子体技术领域,目前主要基于分析等离子体电弧弧压波动情况间接的研究等离子体射流稳定性。提出一种利用CCD相机以一定频率拍摄等离子体射流图像并基于MATLAB程序分析等离子体射流稳定性的方法。首先利用高速CCD相机按照设定的拍摄频率拍摄等离子体射流图像信息并保存;然后利用MATLAB程序将拍摄的等离子体射流图像转化为灰度图,并求取灰度图中像素大于阀值的像素长度;接着根据预先测量的单位像素长度与等离子体射流实际长度的比值获取等离子体射流实时长度值;最后求取等离子体射流长度与平均长度值的差值和平均长度的比值,定量的分析射流的稳定性。此外,基于此分析方法,通过实验对层流等离子体射流稳定性进行了分析,结果表明此法可有效在线或离线分析等离子体射流稳定性,且等离子体射流的实际波动情况并不与等离子体电弧的波动情况完全保持一致。     

金属板件等离子体弧柔性成形技术基础研究

水火弯曲成形和激光弯曲成形均存在一定局限性，而等离子体弧具有平均能量转换效率高、成本较低等优点．介绍了等离子体弧柔性成形技术的原理和特点，分析了等离子体弧柔性成形的两种基本形式——正向弯曲和反向弯曲的成形机理和控制方法，研究了弧功率、扫描速度、冷却方式、板件材质与几何尺寸等因素对柔性成形的影响规律．研究结果表明：等离子体弧可在工业环境下完成对不同厚度板材的柔性成形．在一定范围内，弯曲速度随着弧功率的提高而提高；可运用小的扫描速度提高弯曲速度，而采用大的扫描速度实现较为精确的弯曲变形；随着板件厚度的增加，相同扫描次数下的弯曲角度明显减小；导热系数大的材质，因难以在材料内部形成大的温度梯度而难以产生弯曲变形．上述研究对合理选择成形参数具有一定的指导意义．     

激光诱导Ni等离子体电子温度、电子密度的空间演化特性研究

在350-600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和STARK展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体的空间演化特性.     

CO2气体保护焊温度场的数值模拟

为了研究强制对流对气体保护焊温度场的影响，通过红外热像仪检测了CO2气体保护焊的温度场，发现在熔池及其邻近区域温度呈圆锥型分布．在此实验结果的基础上，确定了2．0mm的高斯热源热流分布参数．在详细分析多种对流边界条件下，通过ANSYS对有强制对流效果的气体保护焊温度场进行了数值模拟．确定了适用于有强制对流效果的气体保护焊的对流边界条件计算公式．对焊接温度场的峰值温度和t8/5等参数的实验结果与模拟结果对比分析表明，强制对流边界条件是气体保护焊温度场尤其是近缝区温度分布数值模拟的关键因素之一．     

奇异点弧线处理方法及其应用

在入口端剪切面附近采用弧线圆滑过渡来处理刚塑性有限元求解板材轧制过程的第一类奇异点,开发了二维刚塑性有限元求解程序.依据实际轧制数据对速度场、轧制力、迭代步数及收敛性能进行了求解分析.结果表明:传统方法和弧线法计算的轧制力和实测值吻合良好,计算误差小于10%;弧线法能够反映奇异点附近的速度变化,较好抑制了奇异性产生;相比传统方法,弧线法平均迭代步数减少约26%,稳定性提高约55%,有利于在线快速稳定求解.     

变形六方ZnS纳米晶的固相合成及其荧光特性

以硫化钠与醋酸锌为原料，采用改进的室温（湿）固相合成法制备硫化锌纳米晶，用TEM，XRD，UV，PL等方法研究了硫化锌纳米晶粒径、结构与荧光特性。结果表明，硫化锌纳米晶平均粒径约4.0nm，为六方结构。所制备的样品在400－450nm波段出现强荧光发射，并有光谱分裂现象。光谱分裂的原因可能是乙醇对纳米微粒的表面修饰作用、微量杂质的影响以及小尺寸效应的结果。     

燃烧法制备(Ca1-xSrx)S:Eu2+红色荧光粉的发光性能研究

利用硝酸盐和含硫燃烧剂硫脲(CH4N2S)的氧化还原反应,通过燃烧法在较低的起始温度(500～550 ℃)下合成了白光LED用红色荧光粉(Ca1-xSrx)S:Eu2+,并研究了实验过程中各种实验条件对其发光性能的影响.XRD图像表明不同物质的量比的Sr与Ca合成的荧光粉均为立方相的(Ca1-xSrx)S:Eu2+.SEM图像表明燃烧法合成的(Ca1-xSrx)S:Eu2+的晶体粒径为微米量级,且颗粒均匀.当n(Sr)∶n(Ca)=1时,它的激发谱为1个覆盖430～500 nm的宽带,发射谱为峰值位于624 nm的宽带.当Eu2+的摩尔分数为0.008时,发光强度达到最大值.所得前驱物在1 100 ℃的马弗炉中退火5 h,发光强度与结晶度将进一步提高.与高温固相法相比,激发光谱与发射光谱没有明显变化,燃烧法生成物分散性好,反应初始温度比较低(500 ℃左右),反应时间短(10 min左右).反应所用的硫脲价格低廉,反应速度快,是一种实用的燃烧剂.     

基于暂态等效风速系数的高压架空线路载流量估计*

基于等效风速系数的架空线路载流量估计方法无需风速和风向参数,具有计算简单和精度高的优势;但由导线稳态热平衡方程推得,使用时要求线路温度和等效风速系数处于稳定状态,一定程度上限制了方法的精度。为此,提出一种基于暂态等效风速系数的线路载流量估计方法。首先利用导线非稳态热平衡方程计算暂态等效风速系数,再结合马尔科夫链方法模拟导线在不同电流下的温度变化,最后通过概率方式估计线路载流量。利用导线载流温升实验平台对所提方法进行了实验验证。结果表明,即便导线温度和风速系数处于波动状态,所提方法也可在不依赖风速和风向条件下,准确估计线路载流量。