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强流离子束对金属表面强化的研究进展

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强流离子束对金属表面强化的研究进展 244 机械设计与制造 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 abroadbyhighintens...
强流离子束对金属表面强化的研究进展
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) -■“¨|·●¨一SeH¨●¨n.·‘....¨●。⋯‘..-¨.......d......h...n‘..-...●...¨J-⋯J⋯‘......o~-●·⋯·●‘...¨●。⋯●-⋯‘Ⅲ...●·⋯●··.¨p¨Ⅲ·●.-..√h·¨·..hH¨^h*-·¨●b_...-¨....~—d呐p^”·.一___h·州一.州●’嘶一··--●“H.·~⋯‘¨-“h__¨●啊 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。 1RemnevGE,IgakovI F,TarbokovVA,eta1.Higllintensitypulsedionbeam ∞ul嘲andtheirindustrialHishapplications[J].SudaeeandCoatings Technology。1999,l14:206-212 2DadsHA,$tinneuRW,YatmiK,IntenseIon-BeamTreatmentofMaterials [JJ.MRSBuHefin,1996,21(8) 3RcmncvGE,ShuiovVA,Applicationofhighp嗍inbeamsfortechnology [J]lnandParticleBeam,1993,Ⅲ(4):70r703l 4HashimotoY,YatsuzukaM,StudyOilsmoothingoftitaniumsurfacebyin- tensepulsedIonbeamirradiation[J]Vacuum,2001,59:313-320 5Piekcszewskij,WorrierZ,S司,mczykW-,ApplicationofhigIlintensepulsed ionandplasmabeamsinmodificationofmaterials[J].Vaeuum,2000,63: 475-48l 6KorenevAs,PenAJJlulsedhi【shcurrentonbeamprocessingexluipment[J] SurfaceandCoatingsTechnology,1997,90:21-28 7石磊,何小平,张嘉生等.一台小型强流脉冲离子束加速器[J].强激光与粒 子束,2004,12(3):78”84 8邱爱慈,张嘉生,彭建昌等用于模拟X射线热一力学效应的高功率脉冲离 子柬研究进展[J].核技术。2002,25(9):714_782 9石磊,何小平,邱爱慈.强流脉冲离子束产生的试验研究[J].核技术,2003, 26(10):776^.782 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) 参考文献(9条) 1.石磊;何小平;邱爱慈 强流脉冲离子束产生的试验研究[期刊论文]-核技术 2003(10) 2.邱爱慈;张嘉生;彭建昌 用于模拟X射线热-力学效应的高功率脉冲离子束研究进展[期刊论文]-核技术 2002(09) 3.石磊;何小平;张嘉生 一台小型强流脉冲离子束加速器[期刊论文]-强激光与粒子束 2004(03) 4.Korenev A S;Pen A J Pulsed high current on beam processing equipment[外文期刊] 1997 5.Piekoszewski j;Werner Z;Szymczyk W Application of higlI intense pulsed ion and plasma beams in modification of materials 2000 6.Hashimoto Y;Yatsuzuka M Study on smoothing of titanium surface by intense pulsed I on beam irradiatlon 2001 7.Rcrancv G E;Shuiov V A Application of high power in beams for technology 1993(04) 8.Davis H A Stinnett R W,Yatsui K,Intense Ion-Beam Treatment of Materials 1996(08) 9.Remnev GE;Isakov I F;Tarbokov V A Hish intensity pulsed ion beam sources and their industrial Hish applications 1999 本文读者也读过(10条) 1. 郭甲 强流脉冲离子束辐照改性WC-Co硬质合金强化机制研究[学位论文]2009 2. 林义民.徐洮.张洪涛 强脉冲离子束辐照对Ni3Al合金表面的改性[期刊论文]-中国有色金属学报2003,13(1) 3. 胡高举.韦云隆.张光辉.贺泽龙.曹兴进.HU Gao-ju.WEI Yun-long.ZHANG Guang-hui.HE Ze-long.CAO Xin-jin 齿轮电蚀现象的研究进展[期刊论文]-重庆大学学报(自然科学版)2000,23(6) 4. 胡高举.曹新进.贺泽龙.韦云隆 齿轮电蚀失效分析[期刊论文]-机械设计与研究2001(1) 5. 吴巍.何源.马力祯.黄文学.夏佳文 潘宁离子阱7T超导螺线管的优化设计[会议论文]-2009 6. 贺泽龙.韦云隆.胡高举.朱孝录 齿轮齿面电蚀机理初探[期刊论文]-机械设计与研究2001(1) 7. 邱爱慈.张嘉生.彭建昌.杨海亮.何小平.石磊.汤俊萍.周南.丁升.牛胜利 用于模拟X射线热-力学效应的高功率 脉冲离子束研究进展[期刊论文]-核技术2002,25(9) 8. 许哲.王春晓.段亚娟.赵红卫.夏佳文.詹文龙.边志彬.Xu Zhe.Wang Chunxiao.Duan Yajuan.Zhao Hongwei.Xia Jiawen.Zhan Wenlong.Bian Zhibin 冷却储存实验环功率源的设计与计算[期刊论文]-强激光与粒子束2009,21(3) 9. 由泳 强流脉冲碳离子束与钛靶相互作用的数值研究[学位论文]2008 10. 石磊.何小平.邱爱慈 强流脉冲离子束产生的实验研究[期刊论文]-核技术2003,26(10) 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxsjyzz200812099.aspx
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