细长不锈钢管的辉光放电特性及内壁氮化研究
发布时间：2021-01-27 19:02
因奥氏体不锈钢具有优良的物理和力学性能,如耐腐蚀、塑性良好、光洁度高、表面美观等,在工业生产中获得广泛应用。但奥氏体不锈钢也具有硬度低、耐磨性差等劣势,严重影响其使用寿命,给企业造成巨大的经济损失。奥氏体不锈钢无法采用传统的热处理等工艺改善其性能,表面改性成为了提高不锈钢表面硬度及耐磨性的最佳手段。相较于平面件,管道的服役条件更为苛刻,更容易受到损坏,管内壁的处理也更加困难,因此,我们选择不锈钢管作为研究对象。为提高不锈钢管内壁的性能,采用辉光等离子氮化工艺。为实现管内均匀氮化,对辉光放电的装置进行了改进,以细丝作为阳极,穿过不锈钢管内部,实现各处均能实现放电。为深入了解等离子氮化的特性,研究了辉光放电的特性,以及等离子体发射光谱及等离子氮化的相关工艺。不锈钢管的相关参数为:内径10mm,外径14mm,长度200mm,材质为304奥氏体不锈钢。采用脉冲电压电源,通过改变电压幅值、占空比、放电气压等条件,研究了放电特性,包括脉冲电流波形、平均电流、峰值电流以及电流轴向分布。结果表明,随着电压的提高,平均电流和峰值电流均上升,相同条件下纯Ar放电电流最大,纯N2放电电...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辉光放电实图
a) 正常氮化内壁b）异常氮化内壁图5-1 不锈钢管内壁氮化5.1 不同脉冲电压下的氮化表 5-2 为研究脉冲电压对离子氮化影响的参数设定。图 5-2 为在 500V 和 600V下的基体氮化截面。当脉冲电压为 600V 时，可以看到管内壁界面处明显的渗氮层，厚度为 5μm，生长速率达到 5μm/h；而当脉冲电压为 500V 时，管内壁界面处几乎看不到渗氮层。分析原因，认为是电压不同导致的管内壁温度差异造成的。等离子体轰击工件内壁，能量一方面转变为基体的能量，提高不锈钢管的温度，另一方面使含 N 的活性粒子进入到基体表层，形成渗氮层。根据第三章的内容可以得出，脉冲电压越高
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文化层厚度范围内含量明显提高，同样在 3μm 处含量达到基体水平。而根据图 5-3c），N 元素在氮化层范围内含量上升，在 3μm 之前，N 元素含量不断升高，在 3μm处含量达到最高，随后 N 含量开始下降，在 6~7μm 处含量降到基体水平。可见在本实验参数下实现了管内壁氮化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热喷涂制备固体氧化物燃料电池电解质层的研究进展[J]. 冯潇,赵雪雪,邢亚哲. 表面技术. 2019(04)
[2]细长石英管内直流放电等离子体研究[J]. 王权,王波,刘云辉,张天一. 真空科学与技术学报. 2018(04)
[3]大长径比油管离子渗氮技术生产工艺技术研究[J]. 陈全刚,牛君,张庆纯,荣宝晶,陈永生. 石化技术. 2018(01)
[4]阴极辉光放电电压对离子渗氮的影响[J]. 刘凯强,周梦飞,赵程. 真空科学与技术学报. 2017(06)
[5]32Cr2Mo2NiVNb钢盐浴氮化工艺[J]. 高志恒,付扬帆. 表面技术. 2015(10)
[6]低温等离子体辅助燃烧的研究进展、关键问题及展望[J]. 李平,穆海宝,喻琳,姚聪伟,许桂敏,张冠军. 高电压技术. 2015(06)
[7]国内外管道腐蚀与防护研究进展[J]. 潘一,孙林,杨双春,于斌. 腐蚀科学与防护技术. 2014(01)
[8]离子氮化设备简介[J]. 热处理技术与装备. 2013(02)
[9]利用直流辉光放电等离子体改善聚氯乙烯细管内表面亲水性的研究[J]. 刘雪华,温小琼,汪俊,刘贵师. 真空. 2009(06)
[10]等离子体概念、分类及基本特性[J]. 王利娟. 宜宾学院学报. 2009(06)
博士论文
[1]低压电弧等离子体渗氮奥氏体不锈钢的研究[D]. 杨文进.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]ZnO单晶中离子注入杂质与缺陷的发光光谱学研究[D]. 朱影.浙江大学 2018
[2]交流电晕放电等离子体处理染料废水的研究[D]. 李坚.南昌大学 2018
[3]大气压氦气介质阻挡低电压下放电形式的转换[D]. 韩玉英.华南理工大学 2018
[4]大气压直流辉光放电等离子体气体温度场诊断研究[D]. 徐乐.重庆大学 2018
[5]奥氏体不锈钢离子渗N及离子渗N/镀CrN组织性能研究[D]. 胡秋晨.兰州理工大学 2018
[6]细长圆管内低气压氩气射频辉光放电中放电结构的数值研究[D]. 李力波.大连理工大学 2017
[7]电火花连锁微波放电等离子体装置及机理研究[D]. 常海军.安徽理工大学 2017
[8]脉冲谐振电弧微波放电点火助燃装置研究[D]. 李翔.安徽理工大学 2017
[9]大气压微波等离子体装置的研制[D]. 杨智.哈尔滨工业大学 2016
[10]极板间等离子发生器的氮等离子光谱诊断[D]. 陈彪.辽宁大学 2016
本文编号：3003571
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辉光放电实图
a) 正常氮化内壁b）异常氮化内壁图5-1 不锈钢管内壁氮化5.1 不同脉冲电压下的氮化表 5-2 为研究脉冲电压对离子氮化影响的参数设定。图 5-2 为在 500V 和 600V下的基体氮化截面。当脉冲电压为 600V 时，可以看到管内壁界面处明显的渗氮层，厚度为 5μm，生长速率达到 5μm/h；而当脉冲电压为 500V 时，管内壁界面处几乎看不到渗氮层。分析原因，认为是电压不同导致的管内壁温度差异造成的。等离子体轰击工件内壁，能量一方面转变为基体的能量，提高不锈钢管的温度，另一方面使含 N 的活性粒子进入到基体表层，形成渗氮层。根据第三章的内容可以得出，脉冲电压越高
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文化层厚度范围内含量明显提高，同样在 3μm 处含量达到基体水平。而根据图 5-3c），N 元素在氮化层范围内含量上升，在 3μm 之前，N 元素含量不断升高，在 3μm处含量达到最高，随后 N 含量开始下降，在 6~7μm 处含量降到基体水平。可见在本实验参数下实现了管内壁氮化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热喷涂制备固体氧化物燃料电池电解质层的研究进展[J]. 冯潇,赵雪雪,邢亚哲. 表面技术. 2019(04)
[2]细长石英管内直流放电等离子体研究[J]. 王权,王波,刘云辉,张天一. 真空科学与技术学报. 2018(04)
[3]大长径比油管离子渗氮技术生产工艺技术研究[J]. 陈全刚,牛君,张庆纯,荣宝晶,陈永生. 石化技术. 2018(01)
[4]阴极辉光放电电压对离子渗氮的影响[J]. 刘凯强,周梦飞,赵程. 真空科学与技术学报. 2017(06)
[5]32Cr2Mo2NiVNb钢盐浴氮化工艺[J]. 高志恒,付扬帆. 表面技术. 2015(10)
[6]低温等离子体辅助燃烧的研究进展、关键问题及展望[J]. 李平,穆海宝,喻琳,姚聪伟,许桂敏,张冠军. 高电压技术. 2015(06)
[7]国内外管道腐蚀与防护研究进展[J]. 潘一,孙林,杨双春,于斌. 腐蚀科学与防护技术. 2014(01)
[8]离子氮化设备简介[J]. 热处理技术与装备. 2013(02)
[9]利用直流辉光放电等离子体改善聚氯乙烯细管内表面亲水性的研究[J]. 刘雪华,温小琼,汪俊,刘贵师. 真空. 2009(06)
[10]等离子体概念、分类及基本特性[J]. 王利娟. 宜宾学院学报. 2009(06)
博士论文
[1]低压电弧等离子体渗氮奥氏体不锈钢的研究[D]. 杨文进.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]ZnO单晶中离子注入杂质与缺陷的发光光谱学研究[D]. 朱影.浙江大学 2018
[2]交流电晕放电等离子体处理染料废水的研究[D]. 李坚.南昌大学 2018
[3]大气压氦气介质阻挡低电压下放电形式的转换[D]. 韩玉英.华南理工大学 2018
[4]大气压直流辉光放电等离子体气体温度场诊断研究[D]. 徐乐.重庆大学 2018
[5]奥氏体不锈钢离子渗N及离子渗N/镀CrN组织性能研究[D]. 胡秋晨.兰州理工大学 2018
[6]细长圆管内低气压氩气射频辉光放电中放电结构的数值研究[D]. 李力波.大连理工大学 2017
[7]电火花连锁微波放电等离子体装置及机理研究[D]. 常海军.安徽理工大学 2017
[8]脉冲谐振电弧微波放电点火助燃装置研究[D]. 李翔.安徽理工大学 2017
[9]大气压微波等离子体装置的研制[D]. 杨智.哈尔滨工业大学 2016
[10]极板间等离子发生器的氮等离子光谱诊断[D]. 陈彪.辽宁大学 2016
本文编号：3003571
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