244
机械
与制造
MachineryDesign&Manufacture
第12期
2008年12月
文章编号:1001—3997(2008)12-0244--02
强流离子束对金属表面强化的研究进展
陈卓君l’2李柏姝I章颖莹1张祖立2
(1沈阳理工大学汽车与交通学院,沈阳110168)(:沈阳农业大学农业工程学院,沈阳110161)
Researchandprogressonmetalmaterialssurfacestrengtheninginchinaand
abroadbyhighintensitypulsedionbeams
CHENZhuo-jnnl,一,LIBai-shul,ZHANGYing-yin91,ZHANGZu-1i2
(1AutoandTr拍cInstitute,ShenyangLigongUniversity,Shenyang110168,China)
(丐choolofAgriculturalMechanizationEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110161,China)
【摘要】以,nA.450强流脉冲碳离子加速器,介绍TIA-450设备的结构和工作原理。
国内外
HIPIB辐照金属材料的表面强化研究结果,讨论强流脉冲离子束与金属表面相互作用机理,进而为HIPIB
辐照金属材料的表面改性机理的深人研究提供条件。
关键词:强流离子束;农机机具;碳离子加速器;表面耐磨性
【Abstract】AsonekindofTEMPtypeaccelerator,theTIA450,ahighintensitypulsedionbeams
(HIPIB)apparatusanditsworkingDlzl.rtnerareintroduced.Reviewofresearchonthemetalmaterialsirra-
diatedbysuchkindofHIPIBinChinaiscarriedouLThecharacteristicsandmechanismofinteractionof
HIPIBwithirradiatedmetalmaterials$ttOeacearesummarized,meanwhile,thetrendsofresearchand印一
plicatio,Lofthemetalmaterials8ltlfClCemodificationusingHIPIBtechniquesarediscussecL
Keywords:HIPIB;Surfacestrengthening;Agriculturalmechanical;Carbonionaccelerator
中图分类号:THl6文献标识码:A
近十年来,HIPIB表面改性的研究和发展异常迅速,研究和
应用主要集中在俄罗斯、美国、日本、波兰、德国等工业发达国家陶;
强流脉冲离子束表面改性的技术在惯性约束核聚变和高能量密
度物理研究的基础上开始了发展蛸。近几年,中国的北京大学重
离子物理研究所、大连理工大学、西北核技术研究所、北京航空航
天大学和沈阳理工大学等单位在研制箍缩式二极管加速器和引
进磁绝缘式二极管加速器的基础上分别开展了研究工作。
1TIA-50碳离子加速器结构及工作原理
HIPIB辐照金属材料作为高能柬流表面技术研究的重要方
向,其主要应用范围为:金属表面摩擦性能、耐蚀性能的改善;刀
具、模具强化;航空发动机叶片清洗;半导体材料改性;类金刚石、
金属、非金属功能膜快速沉积等。如图1所示,某理工大学从俄罗
斯引进的“J丌A450”型HIPIB装置示意图。TIA--450型加速器采
用自磁绝缘离子二极管、双极脉冲工作方式,主要包括Max脉冲
发生器、装有反转、输出气体开关和充电电感的双脉冲形成线
(PFL)、电阻分压器、用于参数测量和控制的Rowski线圈、石墨型
自绝缘离子二极管(MID)、机械泵和扩散泵组合的高真空系统、
去离子水净化系统、水冷系统和自动控制系统等主要部分,Marx
发生器中有8个并联电容用于产生脉冲高压,经过最大输出电压
为50kv直流电源的充电,触发器控制点火,电容串联对PFL进
行充电;PFL中两个气体开关先后自击穿,产生的微秒级高压脉
冲直接施加在PFL的中间电极上,在PFL中压缩成纳秒级高压
脉冲传输到MID,形成阳极等离子体并引出离子束。PFL中以去
离子水实现介电绝缘,通过气体开关压力和气体类型及配比调节
PFL及MID的高压脉冲波形,获得最佳的工作参数,该装置的离
子束成分为C+和H+。工作参数为:离子能量(250..-450)Key,束流
密度(40-350)A/cm2,脉冲宽度50、80ns,能量密度(1—10)J&m2,柬
斑尺寸(10-100)m2,脉冲频率0.5H2。
反
台
图I,nA_450碳离子加速结构示意图
2强流离子束与金属表面作用的机理
HIPIB辐照金属材料,当脉冲宽度
措施
张晓燕吴军营曹博涛
(陕西科技大学机电工程学院,西安710021)
Theeffectanalysisandpreventablemeasuresofmolybdenum..wire
withhigh-speedwire--cutmachine
ZHANGXiao-yan,WUJun-ying,CAOBo-tao
(ShaanxiUniversityofScienceandTechnologyMechanicalandElectricalEngineeringCollege
Xi’an710021,China)
'oq■'々',》■々o'■置—o惭●蕾^o'■'■'晌6々∞●o,}o隹疗oMo'晌■M000々o铂o々o’●雠6々■'●"●々∞o口E—o々‘60',’々∽o'o'●,,'■惭●','o恸●々,'o臀^●惭p托oo常‘々,“,t疗●々‘疗●蕾^o'■X_
【摘要】从切割加工中操作规范、短路故障、工作液浓度、加工材料处理等几方面分析了高速走丝
线切割加工中影响钼丝使用寿命的不稳定因素和加工状态,提出了减小断丝故障发生,提高钼丝使用寿
命的有效措施。
关键词:线切割加工;钼丝使用寿命;不稳定因素;预防措施
【Abstract】Weanalyzedinsecureeffictandworkingstatewhich够cf,孔。枷denum-wire’5work—
Z汾inhigh-speedwire--cutprocessonoperationcriterion,shortcircuit,work咖一iquidconcentrationand
processingofmaterial.Furthermore,wetakesomemeclMl,re$onreducingbreaking-wireandimproving
molybdenum-wire,swork-life.
Keywords:Wire—cutprocess;Molybdenum-wire’Swork-life;Insecureeffect;Preventable
me矗SU陀
中图分类号:THl6文献标识码:A
在高速走丝线切割加工中,所用电极材料一般为钨(w)、钨 电率大,导热性能好,它以价廉、韧性好、强度高、导电性能好以及
铜(w50MO)、钼(MO)等,它们具有良好的物理性能和化学性能,伸长率低等优点通常被选作为高速走丝线切割加工较为理想的
最为常见的是钼丝,它的熔点为,原子问结合强,膨胀系数小,导 电极工具。但是在切割加工中由于钼丝遭受急冷、急热放电作用
★来稿日期:2008-02—13★基金项目:上海市纵向科研项目(05111mrs)
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制能力尤为重要,如尽快开展外部绝缘式碳离子加速器的研制 参考文献
等。HIPIB处理金属材料是—个新的具有广阔应用前景的方向,
它克服了连续离子注人和脉冲激光改性工艺推广应用的一些原
则性困难,具有重要的研究应用价值。
随着我国农业机械装备数量的不断增加,高效,节能和长寿
命是农业机械化技术的发展方向。HIPIB具有超高温、超高压和
强磁场等特性,它克服了连续离子注入和脉冲激光改性工艺应用
的原则性困难,具有能量高、性能最完善的多功能特点。HIPIB处
理金属表面具有广阔应用前景的发展方向。根据强流脉冲离子束
与金属相互作用的机理和特点,采用强流脉冲离子柬对金属进行
表面改性的先进方法,使触土的旋耕机等农机机具的表面生成硬
化层,运用扫描电子显微镜等现代化的测试手段,测试分析和测
试表面改性的结构、成分变化,研究强流脉冲碳离子与金属
(65Mn,45)的相互作用机理研究、表面改性结构和性能控制及系
列最佳工艺参数研究。金属表面受强流脉冲离子束作用后产生的
硬化层可以提高金属表面的硬度,增强农机机具的强度和耐磨
性,提高灭茬刀、开沟器和锤片等农机机具的使用寿命,可以大大
降低灭茬刀等农机机具的磨损损失。对提高农机机具的耐磨性具
有重大意义,为节约能源、节省钢材开辟了—个新的更广阔的途径。
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万方数据
强流离子束对金属表面强化的研究进展
作者: 陈卓君, 李柏姝, 章颖莹, 张祖立, CHEN Zhuo-jan, LI Bai-shu, ZHANG Ying-ying
, ZHANG Zu-li
作者单位: 陈卓君,CHEN Zhuo-jan(沈阳理工大学,汽车与交通学院,沈阳,110168;沈阳农业大学,农业工
程学院,沈阳,110161), 李柏姝,章颖莹,LI Bai-shu,ZHANG Ying-ying(沈阳理工大学,汽车
与交通学院,沈阳,110168), 张祖立,ZHANG Zu-li(沈阳农业大学,农业工程学院,沈阳
,110161)
刊名: 机械设计与制造
英文刊名: MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE
年,卷(期): 2008(12)
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