《基於空心陰極效應的奧氏體不鏽鋼表面氮化行為的研究》是依託煙臺大學，由李楊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於空心陰極效應的奧氏體不鏽鋼表面氮化行為的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李楊
- 依託單位：煙臺大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前金屬材料表面滲擴技術和理論中存在的問題與不足，提出利用低壓低溫電漿異常輝光放電過程中的空心陰極效應進行材料表面滲氮改性處理。本項目採用雙層網狀圓筒組成空心陰極結構環繞工作空間，氣體經過空心陰極放電電離向工作空間提供高濃度高活性的工作介質，同時還可作為高效熱源輻射加熱工件。奧氏體不鏽鋼工件可不再作為傳統的放電陰極，避免了離子轟擊和輝光放電特性所引起的表面打弧和邊緣效應等問題。可保持原有的光潔度，獲得組織性能均勻的改性層。具有明顯的設備和工藝優勢，節省能源，可批量生產形狀複雜的工件。藉助空心陰極放電結構設計的特點，靈活改變工件所處電位，研究含氮正離子和中性粒子對滲氮行為的影響，期望對長期存在爭議的滲氮機理和控制滲氮過程的關鍵因素進行有益的探索，為低溫電漿在奧氏體不鏽鋼氮化套用方面提供技術和理論支持。
結題摘要
在傳統離子滲氮處理過程中，奧氏體不鏽鋼工件作為放電系統的陰極，受輝光放電特性和電場效應的影響,存在表面打弧與邊緣效應等弊端。特別是工件幾何形狀的變化導致表面電場強度的差異，造成離子轟擊強度不同，導致改性層組織與性能不均勻。在借鑑活性屏滲氮技術的優點基礎上，項目組提出了基於空心陰極放電效應下的離子滲氮新技術，實現低經濟成本和操作簡單的改性處理。該技術克服了活性屏滲氮技術中輝光放電強度低的弊端。採用多種空心陰極結構環繞工作空間，產生空心陰極放電產生高濃度高活性的電漿源，關鍵摩擦副可不作為放電陰極，在避免傳統滲氮中的弊端的同時，完成滲氮處理。 根據能量和質量守恆原理，藉助氣體熱力學和傳熱學理論，用數值分析方法模擬空心陰極放電周圍空間溫度場,建立了傳質傳熱方程。本項目組與清華大學摩擦學國家重點實驗室合作，完成了新型空心陰極離子源滲擴裝置的設計與製造。研究空心陰極放電產生的各類粒子與奧氏體不鏽鋼表面相互作用過程，放電參數、放電特性對改性層的影響，闡述了改性層（特別是S 相）形成的微觀機制與物理本質。研究了奧氏體不鏽鋼氮化前後的電化學腐蝕與摩擦學行為，重點分析了不同滲氮改性對奧氏體不鏽鋼表面摩擦磨損行為的影響。基於大量的實驗與模擬分析，提供切實可行的基於空心陰極放電的奧氏體不鏽鋼陽極氮化與高溫快速氮化新方法。研究了含氮正離子和中性含氮粒子等含氮顆粒對滲氮行為的影響，提出了基於空心陰極放電的滲氮新模型。
