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第5章 热扩渗

第5章  热扩渗
第5章  热扩渗

第五章热扩渗

了解热扩渗的工艺特点,热扩渗的材料有哪些,不同热扩渗作用

§5-1热扩渗技术的基本原理

1、热扩渗形成的三个基本条件,以及工艺条件

2、渗层形成机理和过程

3、影响热扩散速度的因素,采用什么方法计算扩散层的厚度

4、扩散层的组织

纯扩散层和反应扩散层的组织结构特点

§5-2 热扩渗工艺分类

1、按热扩渗时的温度分类

2、按热扩渗时渗入的化学成分分类

3、按热扩渗时渗剂的物质状态分类

§5-3热扩渗工艺

1、气体热扩渗特点

工艺过程

工艺特点

常用加热炉的形式

低压气体法的优点

2、气体渗碳

(1)气体渗碳工艺过程和工艺特点,以及相关的工艺标准

(2)影响气体渗碳的因素:时间和温度、渗碳气氛和刚的化学成分的影响(3)气体渗碳的主要方式:滴注式、吸热式和氨基气氛方式的工艺区别和特点;

连续生产的工艺过程

(4)气体渗碳的组织和性能

渗碳层含碳量的变化、渗碳层的组织、渗碳层的性能

(5)弥散碳化物渗碳法(CD法)

CD法强化的机理;

CD法强化后可采用那些热处理能够进一步提高表面性能

CD法在工业中的应用

3、气体渗氮

表面渗氮作用和特点

气体渗氮的工艺过程

渗氮层高硬度高的原因

了解相关的工业标准

4、气体碳氮共渗和氮碳共渗

碳氮共渗与氮碳共渗的区别,以及它们与渗碳和渗氮比较不同之处

§5-4液体热扩渗

了解常用液体热扩渗的三种方法的工艺过程

1、低温盐浴共渗法

工艺特点;

典型工艺的工艺过程;

热扩渗层的性能

热扩渗层组织结构

2、硼砂熔盐金属复层技术(T.D.法)

硼砂熔盐金属复层技术的工艺过程,特点

渗入金属表面的元素是什么

主要应用的渗剂

渗层的组织,性能

渗层厚度的计算,以及影响因素

3、热浸锌和热浸铝

(1)热浸渗

热浸渗主要应用和特点

热浸渗的工艺过程

镀层和扩散层的组织结构

(2)热浸渗工艺方法

热浸渗工艺的种类,各种方法的主要区别

干法热浸渗的工艺过程,以及溶剂处理的目的

氧化还原法的工艺过程,以及特点

(3)热浸锌的工艺和性能

热浸锌的目的、常用的方法

锌液温度的范围,过高或过低有什么影响

浸锌的时间与锌层厚度的关系;抽出速度与锌层厚度的关系热浸锌层耐蚀性的机理,主要应用

热浸铝的目的,钢中哪些元素影响铝层的厚度及性能

常用铝液的温度是多少?浸铝后可用什么热处理

§5-5 固体热扩渗

1、固体热扩渗的特点

固体热扩渗的工艺过程;扩渗层厚度和质量与哪些因素有关固体扩散剂的那些组成,以及它们的作用;

§5-6等离子体热扩散

1、等离子体热扩散特点

2、气体放电方式的特点

3、阴极溅射对等离子体热扩散的影响

4、离子渗氮的工艺过程、形成的组织特点和涂层性能

§5-7在你了解的工业生产中那些用到了热扩渗工艺

中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术

中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术 我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。填埋不仅侵占大量土地,还污染地下水,是不得已而为之的选择。尽管如此,对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。焚烧法虽然减容比高,并能回收能量,但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对,急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。 等离子体是物质第四态,具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质,如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等,环保性能优良。通过电弧放电产生高达7000 C的等离子体,将垃圾加热至很高的温度,从而迅速有效地摧毁废物。可燃的有机成分充分裂解气化,转化成可燃性气体,可以用于能源回收,一般称为“合成气”(主要成分是CO+H )。不可 2 燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。 采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。与焚烧法相比,等离子体技术最突出的优点有: (1)处理温度高:有害物质摧毁更彻底,二噁英前驱体被彻底破坏分解; (2)可采用还原性气氛或部分氧化性气氛,采用电能作为外加热源,二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级,裂解底渣是无害的; (3)合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%,易于净化,后处理设备尺寸大大减小,节约了投资成本; (4)能源回收效率高,将筛上物制成合成气,后续利用气体发动机发电,发电效率可高达39%,而焚烧法采用蒸汽轮机,发电效率很难超过22%; (5)等离子体系统可快速启动与停机,等离子体核心工艺灵活,可根据不同的处理目的搭配不同的配套系统; (6)整套设备紧凑,占地小,经济效益好。

国内外渗镍工艺的研究现状及发展趋势

文献综述评分表 国内外渗镍工艺的研究现状及发展趋势 (河北联合大学冶金与能源学院10轧1班) 摘要:渗金属是热扩渗技术的一种,它是利用渗入金属原子在金属基体表面的吸附、扩散而形成含有渗入金属的合金层。金属材料表面渗镍元素可以大幅度提高其表面硬度、耐腐蚀性和抗高温氧化性,对于提高产品质量和节约自然资源十分有意义。本文综述了渗镍技术的原理、方法、发展现状等,详细介绍了渗镍技术在离子、合金化合物、钢材中等的具体应用现状及特点。 关键词:离子渗镍;合金渗镍层;渗层微观组织 1引言 渗镍是热扩渗技术的一种,它是利用渗入的镍原子在金属基体表面的吸附、扩散而形成含有渗入镍的合金层。由于金属元素种类之多、金属元素与镍元素之间的相互作用具有复杂和多样性,因此渗镍所能得到的合金层的种类和性能是极其丰富的。选择合适的金属基体元素,往往可以获得性能非常特殊的表面合金层,如高的表面硬度、耐磨性和抗蚀性或抗高温氧化性。目前我国的渗镍技术发展前景很好。 2渗镍的原理及方法 2.1热扩渗理论 渗层形成的条件:首要条件是渗入元素必须能够同基体金属形成固溶体或化合物;其次是渗入元素与基体金属必须保持直接的紧密接触;再次是还要有一定的渗入速度,这就要求具备一定的扩散温度;最后,对于靠化学反应提供活性原子的热扩渗工艺,生成活性原子的化学反应必须满足热力学条件。 渗层形成的过程:第一步,产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面。第二步,渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上,随后被基体金属所吸收。吸收过程包括活性原子渗入基体金属中,形成表面固溶体或化合物,即最初的渗层,建立热扩渗所必须的浓度梯度。第三步,基体表面继续吸附和吸收渗剂活性原子,最初渗层中的渗剂原子向基体金属内部扩散,基体金属原子也同时向渗层中扩散,渗层逐渐增厚。 2.2渗金属方法 目前材料表面渗金属的方法,可归纳为如下几类: (1)固体法 粉末法是固体法中最普通的方法,应用的也最多。此法简单易行,但时间长、损耗大,成分控制困难,劳动条件差,只适用于单件小批量生产。后来发展的快

材料表面工程技术期中测试题

材料表面工程技术期中测试题 姓名: 一、名词解释 1.溅射镀膜: 2.分子束外延: 3.激光合金化技术: 4.物理气相沉积: 5.真空蒸镀: 6.热喷涂工艺: 7.气相沉积: 8.合金电镀: 9.腐蚀:10.电镀:11.堆焊:12.化学转化膜:13.表面工程技术: 14.磨损:15.极化:16.钝化:17.表面淬火:18.喷丸强化:19.热扩渗:20.热喷涂:21.热喷焊:22.电镀:23.化学镀: 二、填空题 1.钢件渗碳后,表面为()钢,心部仍保持()状态。再通过()及()工艺,可使渗碳件具有表面硬度高,耐磨损,心部硬度低,塑性和韧性好的特点。 2.感应加热表面淬火的原理是利用感应电流的(),()和()。 3. ()、()和()是衡量气体渗碳件是否合格的三大主要性能指标,它们基本决定了渗碳件的综合力学性能。 4.热喷涂时,熔滴撞击基材后扩展成(),撞击时的高能量有助于熔滴的扩展,但会因为()和()而停止扩展,并凝固成一种()结构。 5.热扩渗时,渗剂元素原子扩散的机理主要有()、()和()三种。 6.腐蚀按材料腐蚀原理分为()和()两种。 7.热喷涂时,当熔滴撞击基体并快速冷却凝固时,颗粒内部会产生(),而在基体表面产生()。喷涂完成后,涂层内部残余应力大小与 ()成正比。 8.磨损分为()、()、()、()微动磨损、冲蚀(包括气蚀)磨损高温磨损。 9.离子镀膜是()与()相结合的一种镀膜工艺。 10.常用的热喷涂工艺方法有()、()和()。

三、简答题 1.表面淬火技术与常规淬火技术有何区别? 2.简述复合镀的原理和需要满足的基本条件? 3.最基本的金属腐蚀的主要形式和金属材料腐蚀控制及防护方法?4.简述热喷涂涂层的形成过程。 5.简述离子镀膜的特点? 7.简述CVD的沉积条件? 8.简述等离子体热扩渗与普通气体热扩渗技术相比都有哪些基本特点? 9.简述离子镀膜的特点? 10.简述形成热扩渗层的基本条件? 11.简述热扩渗层的形成机理? 12.简述化学镀的原理与特点. 四、论述题 1.试述常用的热喷涂工艺方法及其基本特点? 2.试述热喷涂涂层结合的三种机理? 3.试述表面淬火和化学热处理的概念及区别? 4.试述什么是堆焊?堆焊层有哪些特点? 5.试述堆焊与一般焊接的区别及特性? 6.试述物理与化学气相沉积原理,特点及分类? 7.试述几种典型表面淬火工艺及特点?

模具制造工艺知识点总结

一、填空题: 1、生产过程中为改变生产对象的(形状)、(尺寸)、(相对位置)和(性质)等,使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。 2、模具制造业的生产类型主要可分为(单件生产)、(成批生产)两种。 3、工艺基准按用途不同可分为(定位基准)、(测量基准)、(装配基准)等。 4、在加工时,为了保证工件相对于(机床)和(刀具)之间的正确位置所使用的基准称为定位基准。 5、在导柱的加工过程中,外圆柱面的车削和磨削都是两端中心孔定位,这样可使外圆柱面的(设计)基准与(工艺)基准重合。 6、夹具成形磨削法常使用的夹具有(正弦精密平口钳)、(正弦磁力夹具)、(正弦分中夹具)、(万能夹具)。 7、超声波抛光是利用(超声振动)的能量,通过机械装置对型腔表面进行抛光加工的一种工艺方法。 8、电化学抛光是将工件作为(阳极),抛光工具作为(阴极),在电解液中发生(阳极溶解)作用,从而对工件进行抛光的一种工艺。 9、成形磨削的方法有(成形砂轮磨削法)和(夹具成形磨削法)等。 10、万能夹具是成形磨床的主要部件,也可在平面磨床或万能工具磨床上使用。它由(十字滑板)、(回转部分)、(分度部分)和(工件的装夹部分)组成。 11、模座按技术要求,在加工过程应保证模座上下平面的(平行度)、上下模座的导柱、导套的(孔间距离)一致,以及孔的轴心线与模板模座上下平面的(垂直度)。 12、坐标磨床的运动有(砂轮自转)、(砂轮的行星运动)和(砂轮直线往复)运动。 13、电火花在型腔加工中的常用方法有:(单电极平动法)、(多电极更换法)、(分解电极法)。 14、线切割加工中工件的装夹方法有(悬臂式装夹)(两端支撑装夹)(桥式支撑装夹)、(板式支撑装夹)。 15、电规准分为(粗)、(中)、(精)三种,从一个规准调整到另一个规准称为电规准的转换。 16、模具常用的表面加工方法有(电镀)、(热扩渗技术)、(气相沉积技术)和(表面纹饰技术)。 17、在研磨过程中,正是由于研具和磨料对被加工表面产生了(微切削作用)、(挤压塑性变形)、(化学作用)等三个主要作用,才能对被加工表面进行微量加工。 18、型腔电解加工常用的方法有两种,即(非混气电解加工)和(混气电解加工)。 19、模具装配精度可以概括为(模架)、(主要工作零件)以及(其他工作零件)的装配精度。 20、一般情况下,工序尺寸的公差按(入体)原则标注。 21、外(内)圆磨削常用的方法有(纵向)和(横向)磨削法两种。 22、基准按其作用不同,可分为(设计)和(工艺)基准两大类。 23、对于精密模具的孔常在坐标镗床上进行预加工,最后在(坐标磨床)上进行精加工。 24、型腔电火花加工应用最广的电极材料是(紫铜)和(石墨)。 25、磨淬火钢时,在工作表面层产生磨削烧伤有三种,即(淬火)、(回火)和(退火)烧伤。 26、模具加工工艺过程一般分为四个阶段,即(粗加工)、(半精加工)、(精加工)、(光整加工阶段)。 27、模具机械加工精度包含三方面的内容:(尺寸)、(形状)和(位置)精度。 28、模具经济技术指标可归纳为四个基本方面,即(模具的精度和刚度)、(生产周期)、(生产成本)和(模具寿命)。 29、用于直接制造模具的快速成型方法有三种,即(选择性激光烧结法)、(物体叠层)和(熔丝沉积)制造法。 30、为保证冲裁模凸、凹模配合间隙,电火花加工的方法主要有(凸模修配法)、(直接配合法)、(混合法)、(二次电极法)、(阶梯电极法)五种。 1

表面淬火和变形强化

第四章表面淬火和变形强化 1表面淬火技术的原理和特点 2感应加热表面淬火 3火焰加热表面淬火 4激光加热表面淬火 4-1. 表面淬火技术的原理 将钢表面快速加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢)以上,然后使之迅速冷却并转变为马氏体。 将钢整体加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢)以上,然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。 2. 表面淬火对材料的要求 凡是能进行整体淬火强化的材料都可以进行表面淬火。 低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化(齿轮渗碳)。 表面硬度要求越高,要求钢碳含量和合金含量越高;表面硬化层越深,要求钢淬透性越好。 3.与常规淬火技术的区别 在一定加热速度范围内,V加热↑,T临界↑ V加热↑,奥氏体成分的不均匀性↑ a. C 成分不均匀,从相图上看与F,K 相邻的浓度相差很大,C 来不及扩散。 b. 合金元素不均匀 预先热处理(调质、正火、球化退火)——表面淬火 V加热↑,奥氏体晶粒细化显著 a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F 和K相界上形成,A在F 亚晶界上形成。 b.加热时间短,如果加热速度10 7 度/S,形成时间10-5S,在如此短时间内奥氏体晶粒来不及长大。 V冷却↑,表面硬度高 4. 表面淬火技术的特点 生产效率高,能耗小。

加热快,冷却快:组织细,硬度高;组织均匀性差(渗碳体来不及溶解和扩散)。 表面组织细,硬度高,中部硬度低,韧性好。 4.2 感应加热表面淬火技术 1感应加热淬火原理 将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈附近,感应圈通电,在高频(中频)交流磁场的作用下(如果工件与线圈的间隙非常小)由于集肤效应,在工件表面产生很大的涡流,大小与线圈电流相等,方向相反。 涡流产生热量,将工件表面加热迅速加热到淬火温度,并用冷却介质快速冷却,达到对工件表面淬火的目的。 2感应加热淬火技术特点 效率高;变形小;深度可控;需要制作特定的线圈;电源功率大;“尖角”效应 3感应加热淬火技术应用 高频淬火:轴类零件,磨损量小,但精度要求高的零件 中频淬火:齿轮、活塞环槽,有明显磨损量,精度要求较高的零件 工频或双频:轧辊,磨损量大 表面淬火在粗加工或半精加工后进行,最后只留磨量。 4.3 火焰加热表面淬火技术 1 火焰淬火(flame quenching)原理: 用火焰快速将工件表面加热到淬火温度,并快速冷却,使工件表面得到淬火组织。 控制参数:火焰大小、火焰与工件的相对距离和相对移动速度 淬火深度:钢淬透性、加热深度和冷却条件等 2优点: 设备简单;操作灵活;操作简单 适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火 3缺点: 生产效率低;难以控制,需要丰富的经验;淬火层的均匀性差;变形大 4适用范围 适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火 导槽、模具、凸轮轴(凸台) 4.4 激光加热淬火技术 1激光加热原理: 用激光束加热材料表面,使之迅速生高到相变温度以上。 1.1 激光加热的特点:能量密度高,加热速度快、温度高,且容易控制。 2激光淬火(Laser Quenching)原理: 用激光束加热材料表面,使之迅速生到相变点温度以上但不熔化,当激光束移开后表层自行快速冷却,并转变为马氏体。 2.1特点 能量密度高,加热速度快、温度高,不需要淬火冷却介质。 3优点: ☆工件变形小 ☆能量集中,热影响区小 ☆加热深度和轨迹容易控制 ☆适用于表面重熔,甚至可以熔化陶瓷。

1表面预处理工艺

1表面预处理工艺(关键因素)指标:(1)表面清洁度(2)表面粗糙度 2机械性清理:滚光和刷光、机械磨光和抛光、喷砂或喷丸 3.脱脂:化学脱脂、有机溶剂脱脂溶剂、水剂脱脂、电化学脱脂 1.表面淬火层的组织:淬硬层、过渡区及心部组织 2.表面淬火原理:采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者Ac1(对过共析钢)之上,然后使其快速冷却并发生马氏体相变,形成表面强化层的工艺过程。分类:依据热源不同,分为感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火。 3.表面淬火技术与常规淬火技术的区别:1)提高加热速度将使钢的相变点温度A c3与Ac cm大幅度提高,但使A c1温度升高有限;快速加热可使A晶粒及其中亚结构细化;2)快速加热条件下渗碳体难以充分溶解,形成的奥氏体成分也相当不均匀(不均匀A包括未溶碳化物、高碳偏聚区和贫碳区,淬火后形成高碳和低碳马氏体区域,造成显微硬度的微观不均匀。 因此需要预先热处理(调质、正火、球化退火处理))5.影响淬硬层性能的影响因素:(1)材料成分(通过影响材料的淬硬性和淬透性来影响激光淬硬层深 度与硬度;随钢中含碳量增加,淬火后马氏体的含量也增加,激光淬硬层的显微硬度也越高)(2)激光工艺参数(3)表面预处理状态(两个方法:a表面组织准备:通过调质处理等手段使钢铁材料表面具有较细的表面组织,以保证激光淬火时组织与性能的均匀、稳定; b表面“黑化”处理:提高钢铁表面对激光束的吸收率。黑化方法:磷化法,氧化法,喷刷涂料法,镀膜法等。 7.受控喷丸技术原理:又称喷丸强化技术,利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面,使材料在再结晶温度下产生弹塑性变形,并呈现较大的残余压应力,从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。 1.热扩渗技术的突出特点:渗层与基体金属之间是冶金结合,结合强度很高,渗层不易脱落或剥落。 2.热扩渗层形成的基本条件(1)渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物;(2)欲渗元素与基材必须直接接触;(3)3被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度;(4)该反应必须满足热力学条件(靠化学反应提供活性原子) 置换反应 A+BCl2(气)→AlCl2 (气) +[B] 还原反应 BCl2(气) +H2→2HCl(气)+[B] 分解反应 BCl2(气) →Cl2 (气) +[B] 3.渗层形成机理(1)产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面;(活性原子提供方式(热激活能法和化学反应法))(2)渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上,随后被基体金属所吸收,形成最初的表面固溶体或金属间化合物,建立热扩渗所必须的浓度梯度;(3)渗剂元素原子向基体金属内部扩散,基体金属原子也同时向渗层中扩散,使扩渗层增厚。扩散机理(间隙式扩散机理、置换式扩散机理和空位式扩散机理) 4.热扩渗速度的影响因素热扩渗初始阶段,溶入元素原子的扩渗速度受产生并供给渗剂活性原子的 化学反应速度控制;渗层达到一定厚度后,扩渗速度则主要取决于扩散过程的速度。影响化学反应速度的主要因素有反应物浓度、反应稳定和活化剂(催化剂)等。 5.热扩渗工艺分类(1)对于钢铁材料:高温扩散,高于910℃;中温扩散,720~910℃;和低温热扩散,低于720℃(2)按渗入元素:非金属元素热扩渗,金属元素热扩渗,金属-非金属元素多元热扩渗,通过扩算减少或消除某些杂志的扩散退火,即均匀化退火(3)根据渗剂在工作温度下渗剂的物质状态可分为:气体热扩渗,液体热扩渗,固体热扩渗,等离子体热扩渗和复合热扩渗 6.气体渗碳(1)定义:在增碳的活性气氛中,将低碳钢货低碳合金钢加热到高温(一般为 900~950℃),使活性碳原子进入钢的表面,以获得高碳渗层的工艺方法 (2)特点:1固体渗碳老爹条件差,生产效率低;液体渗碳稳定性差,工件质量波动大;等离子渗碳设备造价高,且不完善。 2应用范围广泛,生产量大,研究最深入透彻,生产量占整个热扩渗工艺的 60%~70%,可计算后精确控制。 (3)影响因素:1、温度与时间当工件材质、渗碳温度和碳势确定后,渗碳时间渗碳层深度确定,浅层2~3h,常规5~8,深层16~30h; 2、渗碳气氛评价气氛的渗碳能力,碳势:给定温度下,刚健表面碳含量(奥氏体状态)与炉中气氛达到动平衡时,钢件表面的实际碳含量;3、钢的化学成分碳化物形成元素能提高渗层表面的碳含量,增大碳的含量梯度,非碳化物形成元素则降低渗层表面的碳含量。Cr,Mo,Ni,Ti等促进韧性,国内常用20CrMoTi和国外20CrNiMo。(4)气体渗碳主要方式 A滴注式气体渗碳:把含碳有机液体滴入或注入气体渗碳炉内,含碳有机液体受热分解产生渗碳气氛,对工件进行渗碳;设备简单,多用煤油做 B吸热式气氛渗碳:在连续式作业炉和密封式箱式炉中进行气体渗碳时,常用吸热式气体加含碳富化作为渗碳气氛; C氨基气氛渗碳:一种以纯氮作为载气,添加碳氢化合物进行气体渗碳的工艺方法;按渗层深度:浅层(<0.7mm)、常规(0.7~1.5mm)和渗层渗碳(>1.5mm)连续炉产量大、效率高、质量稳定炉内一般分为四区。a加热区:冷零件计入炉内要吸收大量的热量,功率要比较大,以使零件淬透;880~900℃ b渗碳区:在此区内基本达到渗碳层深要求,920~940℃,气氛根据工件要求而定,碳势控制在1.1%左右 c扩散区:调整和控制零件表面碳含量,使其沿渗层深度均匀下降,即碳含量梯度平缓,900℃,碳势控制在0.9%。d预冷淬火区:降低淬火温度,使工件淬火后的变形量和残余奥氏体含量减少,830~850℃,碳势控制在0.8%。 7.液体热扩渗:盐浴法、热浸法、熔烧法 8.低温盐浴共渗法发展阶段高氰盐浴氮碳共渗→中氰盐浴氮碳共渗→低氰盐浴氮碳共渗 冷却方式:空冷,油冷,水冷,专用盐浴中冷 9.热浸锌的工艺与性能湿法热浸锌、干法热浸锌、氧化还原热浸锌、铅锌法热浸锌、单面热浸锌。 10.热浸锌的工艺参数:锌液温度、浸锌时间及抽出速度(从锌液中抽出速度低,纯锌层薄;2 抽出速度高,纯锌层厚) 11.热浸铝影响因素:工件基体的化学成分、铝液的成分、浸铝的温度和时间等 (钢中碳、硅含量增加,热浸铝厚度减少;钢中铬、锰等元素也使浸铝层的厚度减少; 锌提高铝液与钢基的反应速度与渗层的附着力;硅提高铝液的流动性、降低合金层的厚度和硬度;铁会增大铝液粘度、影响渗(镀)层厚度和耐蚀性)12.固体热扩渗中影响渗层深度和质量的因素:固体渗剂的成分(主要)、温度和时间 固体渗剂分类:供渗剂、催渗剂(活化剂)、填充剂 13.固体渗硼渗剂活性越强,渗层越厚,其中的FeB 比例越大;反之,渗层薄,FeB少,甚至渗层中无FeB

等离子体特种垃圾焚烧炉工艺

等离子体特种垃圾焚烧炉工艺 一、“等离子体特种垃圾焚烧炉” 目前在我国主要的是医疗垃圾和工业危险垃圾最为严重。医疗废物包括使用过的注射器、针头、输液管、纱布、药瓶、废医疗塑料制品、有毒棉球、废敷料、手术残物、动物实验废弃物、感光乳液、废显影液等等。这些垃圾含有大量的传染性病毒,它是细菌病毒滋生地。这些垃圾焚烧一般仍采用传统的气、油燃烧方法,而这种气、油燃烧方法采用的焚烧炉处理由于炉内温度不高(一般均低于900℃,而实际情况只运行在700℃以下),极易产生二恶英(600℃~800℃),传染性病毒也不能被彻底处理(一些传染性病毒在1100℃仍会生存),燃烧的垃圾灰仍残余有三分之一以上的可燃物及部分细菌,燃烧后的垃圾灰作为生活垃圾填埋,时间一长会析出地面,仍旧会对环境造成二次污染,渗出后影响土壤、水质,人、畜,饮用水后会迅速感染蔓延。即使用包装进行集中处理,地城区运输中也极易散发也很容易使环境被再次污染。 等离子体是一种具有高热焓、高温、快反应时间、能量集中、电热转换效率极高的(85%~95%),最好的可工业应用的新热源,利用等离子体技术在处理废弃物时可不择废弃物形状而进行处理,处理范围更广,适用性强。 采用等离子体方法可以容易获得高于任何传统方法的温度(1200℃~1700℃),不会产生二恶英,垃圾焚烧会更彻底,且不会带来二坎污染。燃烧的垃圾残余灰减容为≤3%,燃烧后的垃圾可作为生活垃圾填埋。 二、技术原理 等离子体是物质存在的一种状态,与固态、液态和气态并列,和物质的另外三态相比,等离子体可以存在的参数范围异常的宽广(其密度、温度以及磁场强度都可以跨越十几个数量级),等离子体的形态和性质受外加电磁场的强烈影响,并存在极其丰富的集体运动(如各种静电波、漂移波、电磁波以及非线性的相干结构和湍动),因而能量极为集中,并具有极高的电热效率(85%以上),产生的高温可以还原一切难以还原和难溶的物质,瞬间即可完成,因而目前得到广泛的

等离子体表面处理技术

等离子体表面处理技术的原理及应用 前言:随着高科技产业的讯速发展,各种工艺对使用产品的技术要求越来越高。 等离子表面处理技术的出现,不仅改进了产品性能、提高了生产效率,更随着高科技产业的迅猛发展,各种工艺对使用产品的技术要求也越来越高。这种材料表面处理技术是目前材料科学的前沿领域,利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层,取代昂贵的整体合金,节约贵金属和战略材料,从而大幅度降低成本。正是这种广泛的应用领域和巨大的发展空间使等离子表面处理技术迅速在国外发达国家发展起来。 一、等离子体表面改性的原理 等离子,即物质的第四态,是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气状物质。它的能量范围比气态、液态、固态物质都高,存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子,在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子,产生一系列物理和化学过程。其作用在物体表面可以实现物体的超洁净清洗、物体表面活化、蚀刻、精整以及等离子表面涂覆。 二、等离子体表面处理技术的应用 1、在工艺产业方面的应用 1)、在测量被处理材料的表面张力 表面张力测定是用来评估材料表面是否能够获得良好的油墨附着力或者粘接附着品质的重要手段。为了能够评估等离子处理是否有效的改善了表面状态,或者为了寻求最佳的等离子表面处理工艺参数,通常通过测量表面能的方式来测定表面,比如使用Plasmatreat 测试墨水。最主要的表面测定方式包括测试墨水,接触角测量以及动态测量 评价表面状态 低表面能, 低于28 mN/m良好的表面附着能力,高表面能 2)预处理–Openair? 等离子技术,对表面进行清洗、活化和涂层处理的高技术表面处理工艺 常压等离子处理是最有效的对表面进行清洗、活化和涂层的处理工艺之一,可以用于处理各种材料,包括塑料、金属或者玻璃等等。 使用Openair?等离子技术进行表面清洗,可以清除表面上的脱模剂和添加剂等,而其活化过程,则可以确保后续的粘接工艺和涂装工艺等的品质,对于涂层处理而言,则可以进一步改善复合物的表面特性。使用这种等离子技术,可以根据特定的工艺需求,高效地对材料进行表面预处理。

气体热扩渗技术的发展现状

气体热扩渗技术的发展现状 摘要:气体热扩渗是应用较广泛的一种化学热处理方法。但是,随着对气体热扩渗机理研究和生产应用实践的深化,近几年来在常规气体热扩渗工艺的改进、新工艺的发展以及拓宽热扩渗工艺的应用领域等方面,都取得了新的进展。本文综述这方面的主要成果。 关键词:气体,热扩渗,发展 1前言 气体热扩渗是把工件置于含有渗剂原子的气体介质中加热到有利于渗剂原子在基体中产生显著扩散的温度。使工件表面获得该渗剂元素的工艺过程。产生活性原子气体的渗剂可以是气体、液体、固体。但在扩渗炉内都成为气体;在气体热扩渗过程中,渗剂可以不断补充更新,使活性原子的供给、吸收和内部扩散的过程持续维持:可以随时调整炉内气氛,实现可控热扩渗[1]。气体热扩渗包括气体渗碳、气体渗氮、气体碳氮共渗和气体氮碳共渗。 2气体渗碳的发展现状 近几年国内气体渗碳技术发展很快。为了提高零件的质量,使产品进入国际市场,国内许多企业引进了国外的先进设备和先进工艺。同时,国内一些大专院校和科研单位也对渗碳设备和渗碳工艺进行了研制和创新。这使得国内气体渗碳处理技术处在一个非常活跃的时期,新成果、新经验、新工艺不断出现,对产品质量的提高,起了巨大的推动作用[2]。 2.1广泛使用先进的渗碳设备 先进的渗碳设备普遍采用微机按输入的预定程序,对渗碳过程自动控制,从设备的类型看主要是两大类,一是连续生产线,二是大型井式渗碳炉。这些设备大部分是从国外购进的,也有一部分是国产的。先进的渗碳设备的特点是技术先进、气氛可控、性能稳定、质量可靠、机械化自动程度高,体现了生产发展水平。 2.2合理选择渗碳用钢 现在世界各国正从微观上研究提高渗碳钢使用的合理性。从渗碳用钢角度来看,主要是钢的含碳量和合金元素的含量这两个方面。有研究表明,为了获得最高的弯曲抗力和疲劳极限以及合理的应力分布,钢的含碳量(指未渗碳前钢的原始含碳量)不能高于0.25%C。最近由于对材料内氧化机理的研究,人们认识到内氧化是影响渗碳零件寿命的一个重要因素,法国已把内氧化作为渗碳质量检验的一项内容。这里讲的内氧化是指在渗碳过程中,氧原子扩散到零件内部,与某些合金元素形成氧化物。易形成氧化物的合金元素有Mn、Cr、Ti、B等,难于形成氧化物的合金元素有Ni、Mo等。大家都已经了解,Cr、Ni共同使用能提高材料的综合性能[3]。 2.3稀土在渗碳钢上的应用 目前很多单位在研究稀土元素对渗碳钢组织和性能的影响。综合起来讲,稀土元素能细化奥氏体晶粒。

表面工程技术

表面工程技术:为满足特定的工程需求,使材料或零部件表面具有特殊成分、结构和性能(或功能)的化学、物理方法与工艺。它的实施对象是固体材料的表面。 洁净表面:尽管材料表层原子结构的周期性不同于体内,但如果其化学成分仍与体内相同,这种表面成为洁净表面。清洁表面:零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后的表面,与洁净表面必须用特殊的方法才能得到不同;洁净表面的清洁程度比清洁表面高。 材料表面的粗糙度与加工方法密切相关。表面的不平整性包括波纹度和粗糙度。粗糙度指在较短距离内(2~800μm)出现的凹凸不平(0.03~400μm)。表面粗糙度的表达式:i=Ai / Al Ai为真实面积,Al为Ai的投影面积,即理想的几何学面积。显然i≥1。材料的表面粗糙度是表面工程技术中最重要的概念之一。Eg:在气相沉淀技术:要求加工材料表面有很低的粗糙度;热喷涂工艺施工前要求表面有一定的粗糙度。 固体表面的物理吸附无选择性,化学吸附有选择性。吸附是固体表面最重要的性质之一。固体表面的吸附分为物理吸附和化学吸附两类。任何气体在其临界温度以下,都会被吸附于固体表面,即发生物理吸附。并不是任何气体在任何表面上都可以发生化学吸附,有时也会出现化学吸附和物理吸附同时存在的现象。 润湿现象:液体在固体表面上铺展的现象。能被水润湿的物质叫亲水物质。不能被水润湿的物质叫疏水物质。润湿角:固、液、气三相接触达到平衡时,从三相接触的公共点沿液、气界面所引切线与固、液界面的夹角。润湿程度与润湿角θ的关系:当θ﹤90°时称为润湿。θ角越小,润湿性越好;当θ﹥90°时称为不润湿。θ角越大,润湿性越不好;当θ=0°和180°时,则相应的称为完全润湿和完全不润湿。θ角的大小,与界面张力有关。 相互接触的物体相对运动时产生的阻力,称为摩擦。材料的磨损指相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。摩擦与磨损是因果关系。按照磨损机理不同,可以将磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、冲蚀(包括气蚀)磨损和高温磨损七大类。 腐蚀:材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。分类:按材料腐蚀原理不同,分为化学腐蚀(腐蚀过程中无电流产生)和电化学腐蚀(腐蚀过程中有电流产生)按腐蚀形态不同,分为全面腐蚀和局部腐蚀。腐蚀分布在整个金属表面上(包括较均匀的和不均匀的)称为全面腐蚀;腐蚀局限在金属的某一部位则称为局部腐蚀(危险性大) 极化:腐蚀电池工作时,阴、阳极之间有电流通过,使得其电极电位值与初始电位值(没有电流通过时的平衡电位值)有一定的偏离,使阴、阳极之间的电位差比初始电位差要小得多,这种现象就称为极化现象或极化作用。钝化:由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化,使表面反应速度急剧降低的现象,称为钝化。活化与其相反,能消除金属表面钝化状态的因素都有活化作用。 表面预处理的目的:获取一定粗糙度和清洁度的表面。对涂装与热喷涂工艺而言,零件或制品表面需要有一定程度的粗糙度;对电镀,要求金属表面平整光滑,因为电镀层较薄且透明,粗糙的表面影响制品的美观;气相沉积要求粗糙度低。 机械性清理:借助机械力除去材料表面的腐蚀产物、油污及其它各种杂物,以获得清洁表面的过程。称为机械性清理。分类:机械磨光和抛光、滚光和刷光、喷砂或喷丸。化学性清理:脱脂(化学脱脂、有机溶剂脱脂、水剂脱脂、电化学脱脂);化学浸蚀、抛光和电化学抛光。热扩渗技术的特点:渗层与基体金属是冶金结合,结合强度很高,渗层不易脱落或剥落。热扩渗层形成的基本条件:①渗入元素与基体形成固溶体或金属间化合物②渗入元素与基体直接接触③有一定的渗入速度④满足热力学条件 渗层的形成机理:①产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面;②渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上,随后被基体金属所吸收;③渗层元素原子向基体金属内部扩散,基体金属原子也同时向渗层中扩散,使扩渗层增厚。

等离子体杀菌

等离子体消毒灭菌知多少? 等离子体作为消毒杀菌新技术引入消毒领域,其研究与应用都得到了迅速发展,但您对其真正了解吗?下面就由小编为您做简单介绍。 等离子体(plasma)又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质,尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体,其运动主要受电磁力支配,并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中,常被视为是除去固、液、气外,物质存在的第四态。 杀菌原理 等离子体中所包含的活性氧原子、氧分子以及等离子体所产生的辐射将破坏细菌的细胞膜、DNA 及蛋白质, 具体作用机制包括: ⑴活性基团的作用:等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分,极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性,使各类微生物死亡。 ⑵高速粒子击穿作用:在灭菌实验后,通过电镜观察经等离子体作用后的细菌菌体与病毒颗粒图像,均呈现千疮百孔状,这是由具有高动能的电子和离子产生的击穿蚀刻效应所致。⑶紫外线的作用:在激发双氧水形成等离子体的过程中,伴随有部分紫外线产生,这种高能紫外光子被微生物或病毒中蛋白质所吸收,致使其分子变性失活。

影响等离子体灭菌效果的因素 1有机物的影响 国内外研究表明离子体灭菌器对物体载体的灭菌效果受有机物影响,且影响主要表现在表面灭菌中。研究发现0.65%的盐和10%的血清会使灭菌效果减弱。因此, 等离子体灭菌,不适宜用于被全血和盐污染的器械的灭菌, 尤其是狭窄腔体如内窥镜的灭菌, 如要使用, 应先将器械上的血和盐清洗干净。 2电源功率的影响 电场中功率不同而导致等离子体的数量不同,进而对微生物的杀灭效果也不同。Nelson 等研究结果显示, 完全杀灭枯草杆菌黑色变种芽孢在50 W下需60 min, 在200 W功率下只需5 min[1]。 3灭菌时间的影响 顾春英等[2]研究表明, 对金黄色葡萄球菌作用1 min, 杀灭率为99.9%; 作用10 min, 杀灭率为100%。 4其他影响因素 除了以上所述的影响因素外, 等离子体灭菌效果还受到基础气体、微生物种类、电源等的影响。 等离子体消毒灭菌应用 等离子体作为消毒杀菌技术引入消毒领域,其研究与应用都得到了迅速发展,其中以过氧化氢低温等离子体灭菌技术应用最为成功。此外,利用等离子体技术进行室内空气净化、消毒也有应用。 等离子体对医疗器械的消毒灭菌

等离子体技术

等离子体技术及其应用 姓名:曲越 学号:14121452 班级:电研1403班 北京交通大学 2014年11月

北京交通大学目录 目录 1引言 (1) 2等离子体相关理论及技术 (2) 2.1等离子体的运动与碰撞 (2) 2.2等离子体的电离 (2) 2.2.1汤生放电 (3) 2.2.2电晕放电 (3) 2.3等离子体的参数 (3) 2.4等离子体的产生与测量 (4) 2.4.1直流放电 (4) 2.4.2等离子体的测量 (5) 3等离子体的应用技术 (6) 3.1电晕放电脱硫技术 (6) 3.1.1电晕放电在净化粉尘与飘尘的应用 (6) 3.1.2电晕放电等离子体在气体脱硫中的应用 (7) 4结论 (9) 参考文献 (10)

北京交通大学引言 1引言 等离子体,一门比较新型的学科,区别于传统的理论基础,等离子体研究的方向与应用在传统的角度来看会显得不可思议,而且。等离子体这门学科,打破了本人对传统观念的一些看法,比如众所周知,物体分为固体、液体、气体;而在本门学科里,我们认识了一种新的状态,及物质的第四态—等离子态,这种物质的状态在宇宙中处处存在,由于宇宙中恒星的照射或者爆炸产生大量的热,相互碰撞就能使气体分子产生电离,就能变成自由移动并相互作用的正离子和电子组成的混合物,而这就是等离子体,其严格定义就是:等离子体是由电子、阳离子和中性粒子组成的整体上呈电中性的物质集合。宇宙中存在大量的等离子体研究等离子体,对我们探索宇宙有重要的意义。 等离子体是广泛存在与自然界的一种电中性的电离气体,具有密度近似相等的自由电子和正离子[1],内部共存的电子与分子,相互之间的碰撞释放大量的能量,使得等离子体有许多独特的化学、物理性质,比如温度高、动能大等,本文将会从微观与宏观两个角度来分析等离子体的碰撞问题,并解释等离子体的产生与测量,全面了解等离子体的特性。 等离子体由于其特殊的内部结构,广泛应用于不同领域,而且变得越来越重要,小到日常的荧光灯、霓虹灯,大到宇宙领域的大气电晕放电,等离子体与人类的关系变得息息相关,本文,从等离子体的电离性质,对脱硫技术做详细介绍。

表面工程学---教学大纲

《表面工程学》课程教学大纲 课程代码:050241025 课程英文名称:Surface engineering 课程总学时:40 讲课:40 实验:0 上机:0 适用专业:金属材料工程 大纲编写(修订)时间:2017.11 一、大纲使用说明 (一)课程的地位及教学目标 1.课程地位:表面工程学是必修、专业学位课。 2.教学目标:通过本课程的学习使学生了解现代表面技术基本知识。掌握有关材料表面的基本概念和某些重要理论,对现代表面技术的形成、分类、涵义和内容有一定深度的了解。通过一些典型的表面技术来掌握其主要设备、技术路线、工艺实施、分析检验和具体应用等,从而使学生对现代表面技术的形成、现状和发展有基本的了解。积极培养学生理论联系实际以及开拓创新的能力,为学习其它有关专业课程和将来从事生产技术工作奠定必要的理论基础。 (二)知识、能力及技能方面的基本要求 1.知识方面的基本要求: 掌握表面工程学的定义和内涵、表面工程技术的特点与意义、表面工程技术的分类。 掌握典型固体表面与界面;掌握金属腐蚀原理和防护技术,材料磨损原理及其耐磨性。 掌握表面工程技术的预处理工艺。掌握表面淬火技术的原理与特点;掌握感应加热淬火技术、火焰加热表面淬火技术、激光淬火、电阻加热表面淬火技术、表面形变强化技术的原理。 掌握热扩渗技术的基本原理;掌握热扩渗工艺的分类、等离子体热扩渗。 掌握电镀、化学镀的基本原理与工艺;掌握常用单金属电镀、合金电镀、复合镀技术。 掌握磷化、铬酸盐钝化膜;掌握转化膜的基本特性及用途、化学氧化、草酸盐钝化、电化学氧化、着色技术。 掌握涂料的基本组成及其作用、涂料成膜机理、涂装材料;掌握涂装工艺。 掌握物理气相沉积方法中蒸发镀、溅射镀和离子镀的原理及特点;掌握各类化学气相沉积方法的原理及特点,分子束外延制膜方法。 了解常用工业激光器及激光加工系统,掌握激光表面改性技术;掌握离子束表面改性技术、电子束表面改性技术的特点及应用。 掌握常用微细加工技术、纳米工艺、生物芯片技术。 了解溶胶一凝胶工艺、搪瓷涂覆技术、粘涂技术。 2.能力方面的基本要求 初步掌握各种表面工程技术的基本特点,能够根据工程需要,快速、有效、经济地选择相应的表面工程技术或几种技术的组合,选择所用材料和制定最佳工艺来解决工程问题,并具有研究与开发表面工程新技术的能力。 3.技能方面的基本要求 了解各种设备的结构和原理,初步掌握各种设备的操作规程。 (三)实施说明 根据素质教育的要求,在大纲实施中除了教授学生掌握书本理论知识外,还要注意教授学生学会分析、解决问题的方法。处理好重点与难点,将各种生产中的实际应用纳入教学过程,使学生能够利用所学知识解决实际问题。在教学方法上,要注意现代教学手段与理念的应用,教与学的互动,做到讲授、讨论有机结合。通过实例和作业,重点巩固学生运用知识的能力,通过以讲授教材为主,辅之实验、作业、讨论、答疑来达到教学大纲要求。

表面工程4章节

表面工程4章节 1表面淬火技术的原理和特点 2感应加热表面淬火 3火焰加热表面淬火 4激光加热表面淬火 4-1. 表面淬火技术的原理 将钢表面快速加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢)以上,然后使之迅速冷却并转变为马氏体。 将钢整体加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢)以上,然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。 2. 表面淬火对材料的要求 凡是能进行整体淬火强化的材料都能够进行表面淬火。 低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化(齿轮渗碳)。 表面硬度要求越高,要求钢碳含量和合金含量越高;表面硬化层越深,要求钢淬透性越好。 3.与常规淬火技术的区别 在一定加热速度范畴内,V加热↑,T临界↑ V加热↑,奥氏体成分的不平均性↑ a. C 成分不平均,从相图上看与F,K 相邻的浓度相差专门大,C 来不及扩散。 b. 合金元素不平均 预先热处理(调质、正火、球化退火)——表面淬火 V加热↑,奥氏体晶粒细化显著 a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F 和K相界上形成,A在F 亚晶界上形成。 b.加热时刻短,假如加热速度10 7 度/S,形成时刻10-5S,在如此短时刻内奥氏体晶粒来不及长大。 V冷却↑,表面硬度高 4. 表面淬火技术的特点 生产效率高,能耗小。 加热快,冷却快:组织细,硬度高;组织平均性差(渗碳体来不及溶解和扩散)。 表面组织细,硬度高,中部硬度低,韧性好。 4.2 感应加热表面淬火技术 1感应加热淬火原理 将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈邻近,感应圈通电,在高频(中频)交流磁场的作用下(假如工件与线圈的间隙专门小)由于集肤效应,在工件表面产生专门大的涡流,大小与线圈电流相等,方向相反。 涡流产生热量,将工件表面加热迅速加热到淬火温度,并用冷却介质快速冷却,达到对工件表面淬火的目的。 2感应加热淬火技术特点 效率高;变形小;深度可控;需要制作特定的线圈;电源功率大;“尖角”效应 3感应加热淬火技术应用 高频淬火:轴类零件,磨损量小,但精度要求高的零件 中频淬火:齿轮、活塞环槽,有明显磨损量,精度要求较高的零件

等离子体技术与应用(综合篇)

关于课程 1 课程讲授 z必要的基础介绍; z建立基本物理图像,基本概念理解; z技术比较; z重要应用; z表述:文字、图表、公式 z详略----详:重要,不了解。略:(已掌握) z重复: 2 图书馆参考书 z DC多,rf、微波少 z理论多,技术少 z旧知识多、新进展少 注意部分参考 3.考试 z闭卷笔试:公平 z重点:理解、了解 z直博生 等离子体技术和应用(综) §1.关于技术的定义 ①技术(technology)的原意----木匠。 木匠能按照人们的需求与意图把木料加工、组合,制成物品。所以亚里斯多德称技术是制造的智慧。 ②技术的现代定义: 技术是指人类在利用、改造和保护自然的过程中通过创新所积累的经验、知识、技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。 ③科学技术: 科学技术是不断发展着的概念,人们有各种广义个狭义的理解。在我国科技管理活动中,对科学技术的理解通常采取广义的概念。 科学是关于自然、社会和思维的知识体系,其任务是认识自然现象、探索自然规律,属于认识自然的范畴。 技术一般是指人类改造自然和创造人工自然的方法、手段与活动的总称。 广义地讲,技术既包括生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能,又包括相应的生产工具和其他物质设备,以及生产的工艺过程或作业程序等。 附:关于技术创新的定义: 定义1:生产要素的新组合 定义2:技术的首次商业应用 §2.等离子体技术 包括两部分: (1)等离子体源的制造??工具研究??新源,新外围设备 优化、组合。 (2)等离子体源的应用??工具应用??新领域、新参数范围等。

}等离子体源的制造技术所涉及的因素 }等离子体源的应用技术 所利用的特性: 光、热、电、化学 作用区: a)等离子体中---合成气体、转化气体、合成细粉 b)等离子体/固体表面—薄膜沉积、刻蚀、表面改性、消毒、灭菌、切割等 c)等离子体/液体---化学合成、消毒 d)等离子体多相作用 }等离子体技术的社会作用 生产新能源 核聚变 优点: 太阳能利用(太阳能电池---多晶硅、光电半导体薄膜) 提高生产加工过程的效率和效能 表现:(1)更有效、更便宜达到工业相关结果的能力; (2)完成其它方法不能完成的任务

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)综述

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)综述 摘要:本文综述了现今利用等离子体技术增强化学气相沉积(CVD)制备薄膜的原理、工艺设备现状和发展。 关键词:等离子体;化学气相沉积;薄膜; 一、等离子体概论——基本概念、性质和产生 物质存在的状态都是与一定数值的结合能相对应。通常把固态称为第一态,当分子的平均动能超过分子在晶体中的结合能时,晶体结构就被破坏而转化成液体(第二态)或直接转化为气体(第三态);当液体中分子平均动能超过范德华力键结合能时,第二态就转化为第三态;气体在一定条件下受到高能激发,发生电离,部分外层电子脱离原子核,形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种集合体形态,从而形成了物质第四态——等离子体。 只要绝对温度不为零,任何气体中总存在有少量的分子和原子电离,并非任何的电离气体都是等离子体。严格地说,只有当带电粒子密度足够大,能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时,带电粒子才会对体系性质产生显著的影响,换言之,这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。此外,等离子体的存在还有空间和时间限度,如果电离气体的空间尺度L下限不满足等离子体存在的L>>l D(德拜长度l D)的条件,或者电离气体的存在的时间下限不满足t>>t p(等离子体的振荡周期t p)条件,这样的电离气体都不能算作等离子体。

在组成上等离子体是带电粒子和中性粒子(原子、分子、微粒等)的集合体,是一种导电流体,等离子体的运动会受到电磁场的影响和支配。其性质宏观上呈现准中性(quasineutrality ),即其正负粒子数目基本相当,系统宏观呈中性,但是在小尺度上则体现电磁性;其次,具有集体效应,即等离子体中的带电粒子之间存在库仑力。体内运动的粒子产生磁场,会对系统内的其他粒子产生影响。 描述等离子体的参量有粒子数密度n 和温度T 。 通常用n e 、n i 和n g 来表示等离子体内的电子密度、粒子密度和中性粒子密度。当n e =n i 时,可用n 来表示二者中任一带电粒子的密度,简称等离子体密度。但等离子体中一般含有不同价态的离子,也可能含有不同种类的中性粒子,因此电子密度与粒子密度不一定总是相等。对于主要是一阶电离和含有同一类中性粒子的等离子体,可以认为n e ≈ n i ,对此,定义:a =n e /( n e + n g )为电离度。在热力学平衡条件下,电离度仅取决于粒子种类、粒子密度及温度。用T e 、T i 和T g 来表示等离子体的电子温度、离子温度和中性粒子温度,考虑到“热容”,等离子体的宏观温度取决于重粒子的温度。在热力学平衡态下,粒子能量服从麦克斯韦分布,单个粒子平均平动能KE 与热平衡温度T 关系为: 21322 kT KE mv == 等离子体的分类按照存在分为天然和人工等离子体。按照电离度a 分为:a<<0.1称为弱电离等离子体,当a > 0.1时,称为为强电离等离子体;a =1 时,则叫完全等离子体。按照粒子密度划分为致密等离子体n >1518310cm - ,若n<1214310cm - 为稀薄等离子体。按照热力学平衡划分为完全热力学平衡等离子体,即高温等离子体;局部热力学等离子体,也叫热等离子体;非热力学平衡等离子体,

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