碳纤维复合材料的激光清洗等离子体光谱在线检测研究

• 作者: 任旭东 佟艳群 周建忠 姚红兵 张昂 符永宏 陈小明
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 物理学
• 关键词: 等离子体光谱 碳纤维复合材料 在线检测 激光清洗 纳秒脉冲
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 页码范围: 2388-2394
• 页数: 7页
• 分类号: O433.4
• 字数: 2866字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2019)08-2388-07

摘要

近年来碳纤维复合材料(CFRP)由于性能优异,受到工业领域广泛关注.采用激光清洗技术预处理碳纤维复合材料表面的污染物和环氧树脂等杂质,有利于改善碳纤维复合材料表面性能,提高碳纤维复合材料胶接界面的结合强度.在线检测激光清洗过程,实时判断碳纤维复合材料的表面清洗质量,是保证激光清洗效果的关键环节,也是激光清洗装置自动化、集成化的核心技术.激光诱导等离子体光谱技术可以快速分析材料表面元素变化,实现在线检测激光清洗表面状态,在激光清洗领域有很广的应用前景.采用Nd∶YAG高能量脉冲激光器产生的1 064 nm激光在空气环境中诱导产生等离子体,利用改进型光栅光谱仪(ME5000)获取等离子体光谱,在线检测激光清洗碳纤维复合材料.研究外界空气环境对等离子体光谱检测结果的影响,发现350～700 nm波段的元素谱线可用于碳纤维复合材料表面物质成分分析;采用电子扫描显微镜观测的激光清洗表面形貌和X射线电子能谱仪测得的元素变化共同表征等离子体光谱检测的有效性,通过采集不同激光能量以及不同作用次数的等离子体光谱图,获得碳纤维复合材料表层树脂物质通过激光单次清洗干净的阈值,研究激光清洗质量与激光诱导等离子体谱线成分及其强度变化的关系.结果 表明:在获取的激光诱导等离子体光谱中,光谱图中谱线波长在393.3 nm的S(Ⅱ)和589.5 nm的S(Ⅱ)谱线可有效在线表征碳纤维复合材料表面清洗质量;激光单次去除干净表面环氧树脂的阈值为10.68mJ;低激光能量时需要清洗多次可以去除干净表面树脂;高激光能量时清洗单次可使表面树脂去除干净,多次清洗易造成基体损伤.实验结果为激光清洗碳纤维复合材料的智能集成化应用提供工艺依据和技术支持.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	任旭东	江苏大学机械工程学院	66	598	15.0	21.0
2	周建忠	江苏大学机械工程学院	202	1969	25.0	33.0
3	符永宏	江苏大学机械工程学院	136	1473	21.0	31.0
4	姚红兵	江苏大学机械工程学院	44	139	7.0	10.0
5	佟艳群	江苏大学机械工程学院	21	43	4.0	6.0
6	陈小明		11	10	2.0	3.0
7	张昂	江苏大学机械工程学院	1	0	0.0	0.0