随着我国能源压力的增大,近年来火电厂机组建设向着高蒸汽参数、大装机容量发展,高温高压、冲刷腐蚀恶劣环境的长期运行会导致受热面金属材料的微观结构和机械性能发生改变,逐渐发生老化和损伤,产生裂纹和内伤,大大增加了锅炉的爆管几率。为了保证电站长期高效的稳定运行,必须增加对受热面材料安全的关注。激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)是一种新型原子发射光谱分析技术,因其烧蚀量小被视为一种无损检测技术。LIBS技术具有传统金属受热面检测所无法具备的优点——快速、无损检测。本文利用LIBS光谱分析技术的基体效应,讨论元素分布对光谱特性造成的影响,研究LIBS光谱与金相组织形貌的关联性,并利用光谱特性区分不同金相组织形貌的12Cr1MoV样品。论文首先阐述了本文的研究背景和意义,介绍了传统受热面材料失效分析技术的优劣,分析总结了激光诱导击穿光谱的原理及研究现状。实验采用高功率聚焦物镜,调节聚焦光斑尽量小,考察了激光在样品表面作用的光谱数据变化趋势,分析了表面特征光谱分布的不均匀性,对比了不同含量元素的分布差异,结果表明元素含量越低,光谱分布越不均匀,表明单点LIBS光谱数据对样品特性的描述没有代表性。进一步调整实验台架及参数,描述对比了不同金相组织形貌样品表面谱线强度的分布,包括单次光谱数据分布随激光脉冲击打次数的变化以及不同元素的谱线均值分布,分析了平均方式对数据均匀性的影响,得出合理的数据平均处理方式,使LIBS光谱特性能准确描述受热面材料特性。研究不同金相组织形貌12Cr1MoV样品的光谱特性,包括光谱强度、等离子体温度、电子密度以及谱线强度比值,利用光谱特性存在的规律性差异加以区分不同金相组织样品,并将光谱特性与样品硬度关联,预测受热面材料失效状态。最后,对全文研究结论进行总结陈述,提出了论文创新点,并对LIBS应用于元素分布与金相组织形貌关联性的研究工作提出了展望。