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1、·68·机械2003年第30卷第6期工艺装配等离子体技术在金属材料表面改性中的应用朱元右(南京工程学院,江苏南京,211100)摘要:介绍了等离子体的有关概念及其在材料表面改性的基本原理,阐述了低温等离子体技术在金属材料表面改性中的应用研究,探讨了该技术在金属材料表面改性中的应用前景及其存在的问题。关键词:等离子体技术;金属材料;表面改性中图分类号:O461文献标识码:A文章编号:1006-0316(2003)06-0068-05ApplicationofplasmatechnologytosurfacemodificationofmetalZHUYuan2
2、you(NanjingInstituteofTechnology,Nanjing211100,China)Abstract:Therelateconceptofplasmaandthebasicprincipleofsurfacemodificationareintroducedinthispaper.Thisarticlealsoindicatesthestudyonapplicationofcoldplasmatechnologytosurfacemodificationofmetal,anddiscussestheapplicationprospect
3、sandexistingproblems.Keywords:plasmatechnology;metal;surfacemodification工业技术的发展使得制造工业产品所需的材料表面特性,是近年来研究的热点。本文将对这一课品种日益繁多,为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐题进行系统的研究,探讨其在金属材料表面改性中高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求,人们需要不断开的应用前景。发多种特殊的合金材料,但这些合金材料往往价格昂贵。因此,人们试图采用各种表面技术对普通材1离子体的基本概念料表面进行加工,或形成涂覆层,或形成扩散层,以改变其表面性能,使其适应复杂的工作环
4、境。另外,等离子体是由大量正负带电粒子和中性粒子组磨损、腐蚀等失效都是首先发生在材料表面,通过对成的,并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统。材料表面进行有效处理,可以极大地提高材料寿命。它是物质存在的基本形态之一,是物质固、液、气三等离子体技术是20世纪60年代以来,在物理态以外的第四种物质状态。其主要特征是:粒子间学、化学、电子学、真空技术等学科交叉发展的基础存在长程库仑相互作用,等离子体的运动与电磁场上形成的一门新兴学科。采用等离子体技术可使物的运动紧密耦合,存在极其丰富的集体效应和集体质通过吸收电能实现一系列传统化学所不能实现的运动模式。等离子体的分
5、类方法很多,按温度可将新的化学反应。40年来,等离子体技术在电子学、化等离子体划分为热力学平衡态和非热力学平衡态等学、物理学、医药学、生物学、高分子科学、环境科学、离子体。当电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒材料学、冶金化工、轻工纺织等广泛领域以应用为中子温度(Tg)相等时,等离子体处于热力学平衡状态,[1]心的技术开发十分活跃。等离子体材料工艺是相称之为平衡态等离子体(EquilibriumPlasma),因其3对较新的领域,近年来发展很快。低温等离子体装温度一般在5×10K以上,故又称其为高温等离子置中等离子体密度高,气体温度低,成分可精确控体(
6、ThermalPlasma)。当Te>>Ti时,称之为非平制,能产生各种奇妙的反应,引起了大量科技人员的衡态等离子体(Non2thermalEquilibriumPlasma),其4重视和兴趣。低温等离子体表面改性作为等离子体电子温度高达10K以上,而其离子和中性粒子的温技术的一个独立的研究方向,用来改变金属材料的度却低至300～500K,因此,整个体系的表观温度还收稿日期:2003-06-10作者简介:朱元右(1960-),男,学士,高级讲师,主要研究方向:机械学科的教学与科研工作。机械2003年第30卷第6期·69·是很低的,故又称之为低温等离子体(Co
7、ldPlasma)。或形成涂覆层,或形成扩散层,以改变其表面性能,等离子体的应用技术因其特点而异。高温等离使其适应复杂的工作环境,极大地提高材料寿命。子体技术利用等离子体的物理特性;而低温等离子211反应装置体技术则利用其中的高能电子(0～20eV)参与形成的物理、化学反应过程。通过这些物理化学过程可对应于不同的使用目的,低温等离子体反应装以完成许多普通气体及高温等离子体难以解决的问置的形状、大小有多种形式,基本上可分为如图1所[1～3][1]题。由于高温等离子体的电子温度和气体(离示的流通管型和钟罩型两种。无论哪一种都是将子)温度达到平衡,不仅电子温度高,
8、重粒子温度也原料气体从一方导入反应器内,用真空泵从另
