鈦合金的激光誘導擊穿光譜快速分類

許鋮，李芳，陳鋒，張登，鄧凡，郭連波

（1 武漢工程大學機電工程學院光學信息與模式識別湖北省重點實驗室，武漢 430205）

（2 華中科技大學 武漢光電國家研究中心，武漢 430074）

（3 華中科技大學 光學與電子信息學院，武漢 430074）

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鈦及鈦合金是20 世紀50年代發展起來的一種密度小、強度高、耐蝕耐熱性好的金屬材料，因其獨特的優點，近年來被廣泛用于航空航天、醫療衛生、交通運輸和高端制造等重要領域［1-4］。不同種類的鈦合金由于性能存在差異適用于不同領域，即使是同牌號的鈦合金在混淆使用時也易造成嚴重后果。例如TC4（Ti-4Al-4V，鈦-6 鋁-4 釩）鈦合金，自20 世紀中期開始作為醫療植入物廣泛應于用醫療領域，而當其中Al 元素含量過高時，會對人體造成不可逆轉的損害。在國家一級標準物質的分類中，TC4 鈦合金按照元素含量被分為GBW02503～GBW02508 六種編號不同的種類，故用于醫療領域的鈦合金通常是Al 含量較低的TC4-1（GBW02503，Al 元素含量3.90%）或TC4-2（GBW02504，Al 元素含量4.67%），而非Al 含量較高的TC4-5（GBW02507，Al 元素含量6.78%）或TC4-6（GBW02508，Al 元素含量7.03%）。因此，對外表十分相似而性能存在差異的鈦合金進行快速精準分類識別具有十分重要的研究和應用價值。

目前，鈦合金的分類檢測方法種類繁多，但存在著各自的局限。現有檢測方法主要分為消解法和非消解法兩類。消解法包括滴定法、原子吸收光譜法等，在測試過程中需要對樣品進行破壞性處理，無法做到微損檢測。而非消解法如X 射線熒光光譜分析、火花光譜直讀法等，則對環境要求十分苛刻（如需要真空環境等），且部分檢測方法的激發源存在輻射，對人體存在損害。……