等离子化学热处理-等离子体及其产生

2018-11-22 10:44 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
第9章 等离子化学热处理

等离子体及其产生
 
    等离子体化学热处理是利用稀薄气体中阴极(工件)与阳极(炉体)之间的辉光放电现象进行的化学热处理,又称辉光放电化学热处理。多种元素如氮、碳、硼、硫等都可通过等离子体化学热处理方法渗人到金属工件表面从而使工件的表面硬度、耐磨性和疲劳性能大幅度提高。本节主要介绍在工业界应用最为广泛的离子渗氮技术,也介绍一些正在得到越来越多应用的离子氮碳共渗和离子渗碳技术。

    随着温度的升高,物质会由固态转变成液态、然后再变成气态。当温度继续升高时,就会变成等离子体也称为物质第四态。等离子体是一种电离气体,由带正电荷的离子、带负电荷的电子和中性分子和原子组成。等离子体在宇宙中到处可见,太阳发光、闪电都和等离子体有关。等离子体可以通过加热的方法得到,但这需要几万度甚至更高的温度才能实现,难度较大。可是,用外加电场或磁场的方法,等离子体可以很方便地得到。
 
    图9.9-1所示是一个含有稀薄气体的真空容器。当在阴阳两电极之间施加一个直流电压时,气体中少量的自由电子在外加电场的驰动下向阳极运动,正离子向阴极运动,从而形成很微弱的电流。流过气体总电流的大小和两极之间的外加电压按图9.9-2所示的伏安曲线(AB段)变化。随着外加电压逐渐升高,电子在向阳极运动过程中获得了较大的速度和动能,在和气体分子或原子相碰撞时,使中性的分子或原子离化,从而产生更多的自由电子和离子。一次电子以及新形成的二次电子继续受电场加速,产生更多的碰撞和气体离化。、4当外加电压超过一定值(图9.9-2C点)又称点燃电压时,雪崩式的碰撞及气体离化使得空间的电子和离子数量急剧增加,阴极表面及附近空间产生辉光。这时尽管两极间的电压维持一定,阴极表面有辉光的部分以及两极之间的电流迅速增大,直到辉光覆盖整个阴极表面。这时的辉光称为正常辉光(图9.9-2DE段)。此后当外加电压继续增高时,两极间流过的电流继续增大,电流和电压的关系进人Eh,段所示的异常辉光放电区。当外加电压进一步增加且超过一个临界值(F点)时,两极之间的电流急剧增大,产生电弧放电。

图9.9-2低压气体直流放电伏安特性曲线
 
 
 

(责任编辑:laugh521521)
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