Генерация низкотемпературной плазмы в системах с полым катодом

Введение 10
Глава 1 Методы генерации низкотемпературной плазмы в больших вакуумных объёмах 13
1.1 Генерация плазмы с использованием самостоятельного тлеющего разряда 13
1.2 Генерация плазмы в несамостоятельном тлеющем разряде с полым катодом 17
1.3 Генерация плазмы в самостоятельном дуговом разряде 20
1.4 Генерация плазмы с помощью двухступенчатого вакуумно-дуговой разряда 22
1.5 Генерация плазмы в несамостоятельном дуговом разряде с комбинированным полым
и накалённым катодом 24
1.6 Генерация смешанной газометаллической плазмы 27
1.7 Обоснование выбора основного направления исследований 31
Глава 2 Описание экспериментальных установок и методик исследования 33
2.1 Модернизированная ионно-плазменная установка ННВ-6.6-И1 33
2.1.1 Вакуумная система 33
2.1.2 Газовая система 34
2.1.3 Генерация плазмы с использованием тлеющего разряда с полым катодом большой
площади 35
2.1.4 Генерация плазмы в несамостоятельном дуговом разряде с помощью плазмогенератора
«ПИНК» 38
2.2 Аппаратура и методики проведения экспериментальных исследований 39
2.2.1 Методика измерения вольт-амперных характеристик тлеющего разряда 39
2.2.2 Измерение эмиссионных характеристик разряда 40
2.2.3 Измерение газовых характеристик разряда 40
2.2.4 Зондовые измерения характеристик плазмы 40
2.2.5 Методика проведения процессов азотирования титана в плазме несамостоятельного
дугового разряда 42
2.2.6 Методика проведения процессов азотирования стали в плазме несамостоятельного
тлеющего разряда 43
2.2.7 Методика проведения процессов азотирования стали в плазме несамостоятельного
дугового разряда 44
2.2.8 Исследование свойств азотированной поверхности образцов и изделий 45
Глава 5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 49
5.1 Предпроектный анализ 49
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 49
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 50
5.1.3 SWOT-анализ 53
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 54
5.2 Инициация проекта 55
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 57
5.3.1. Иерархическая структура работ проекта 57
5.3.2. Контрольные события проекта 58
5.3.3 План проекта 59
5.3.4. Бюджет научной разработки 61
Приложение А 69

Купить

Продление эксплуатационных характеристик изделий и изменение свойств металлов и сплавов наиболее актуальная задача в современном мире. Решается данная задача различными способами и наиболее распространённые из них цементация, напыление и азотирование. Цементация стали - это поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости. В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняется также его фазовый состав и микроструктура. Напыление - это нанесение вещества в дисперсном состоянии на поверхность изделий и полуфабрикатов для сообщения им специальных физико-химических, механических, декоративных свойств или для восстановления дефектной поверхности. Напылённое покрытие удерживается на поверхности в основном силами адгезии. Напыление производится различными методами: газопламенным, газотермическим, детонационным, с оплавлением и плазменным. Азотирование - это технологический процесс, при котором происходит химико-термическая обработка сталей и сплавов, путём насыщения поверхности обрабатываемых материалов атомами азота в азотосодержащей среде. Азотирование на сегодняшний день является важнейшей технологией в различных отраслях машиностроения, целью которого является повышение надёжности и долговечности большого спектра используемых деталей и инструмента. Развитие технологии азотирования начиналось с процессов обработки, проходящих в газах и жидкостях. При газовом азотировании используется аммиак, при работе с которым выдвигаются повышенные требования к безопасности. Кроме того, такие процессы по азотированию являются продолжительными, занимающими порядка десятков часов. При жидкостном азотировании недостатком является токсичность и высокая стоимость цианистых солей, в которых осуществляется обработка изделий.Сейчас наиболее перспективным методом является ионно-плазменное азотирование. Процессы по обработке проходящие в плазме занимают порядка единиц часов, а используемые в последнее время технологии позволяют исключить токсичные и взрывоопасные вещества, такие как аммиак, из процесса обработки.
Для ионно-плазменного азотирования стоит задача создания однородной плазмы с высокой степенью концентрации. Процесс генерации азотосодержащей плазмы является совокупностью сложных физических процессов, требующих тщательного исследования и измерения для получения ценной, практически важной информации для последующего использования. Получение основных характеристик исследуемой плазмы является основной целью данной работы для проведения экспериментов по азотированию.
В данной работе был произведён сравнительный обзор наиболее распространённых методов плазменной химико-термической обработки поверхности материалов и изделий и на основе этого анализа выбраны два наиболее перспективных метода генерации плазмы. Первый метод - это генерация низкотемпературной плазмы в тлеющем несамостоятельном разряде с полым катодом большой площади, так как использование тлеющего несамостоятельного газового разряда для генерации плазмы при пониженных давлениях в полом катоде позволяет проводить химико-термическую обработку поверхностей металлов и сплавов. В работе изучен эффект полого катода, и его роль в интенсификации генерации плазмы. Несамостоятельный режим горения тлеющего разряда обеспечивался источником электронов на основе дугового разряда с интегрально холодным полым катодом. Вторым методом генерации плазмы являлся метод генерации в дуговом несамостоятельном разряде с использованием плазмогенератора «ПИНК» на основе накалённого и полого катода. В процессе выполнения магистерской диссертационной работы оборудование для реализации этих методов было изучено, были произведены сравнительные эксперименты по азотированию в этих двух системах. На основе полученных данных была модернизирована система генерации плазмы на основе тлеющего разряда с полым катодом с целью повышения эффективности проведения процессов обработкой крупногабаритных изделий из стали и проведены предварительные эксперименты.
Купить