辉光离子氮化炉

辉光离子氮化炉
辉光离子氮化炉

辉光离子氮化炉

(glow plasmanitriding furnace)

一、概述

离子氮化是在13.3-1333Pa的真空容器中使含氮稀薄气体在直流电场中电离,正离子轰击金属零件表面形成氮化层,正离子轰击金属零件表面形成氮化层,以达到表面硬化的方法。

离子氮化对于球墨铸铁,合金钢,不锈钢,粉末冶金制品,钛合金,高速钢,工具钢等均有显著氮化效果。

二、设备的组成

离子氮化炉由炉体,输电装置,真空获得系统,供电系统,供气系统,温度测量五部分组成。

1、炉体由炉盖、筒体、炉底盘和底架组成,其中炉盖、筒体、炉底盘夹层通冷却水,炉内设有不锈纲,渗铝板双层隔热屏,(LD-25)

型只有不锈纲一层,炉体上设有双层钢化玻璃观察窗,以供离子氮化过程中观察炉内情况之用。

2、炉底设有堆放阴极一个,堆放阴极与阴极支承上安放着工作盘,工作盘,工件可直接放在此盘上。

3、炉体的真空获得系统一般由两台旋片式真空泵及串有碟阀的管道系统组成,碟阀的作用是通过关闭或旋转不同的角度调度调节抽气

量以维持不同进行气量条件下的炉内压强。真空度的测量用配套ZDZ-4型电阻真空计,从表头可直接读出真空值。

4、炉体的供气管进口设在炉壳筒体上,流量计采用701HB型氢定标,氮定标的转子流量计各1只,以便通氮氢混合气,单用氢流量计

通氨气时,其读数按下列式修正:

Q=K Q标

Q标转子流量计出厂时的所标定的刻度值;

K 修正系数,由缓冲罐压力确定如下表;

5、热电偶经阴极插入炉内,进行模拟测量,由控温仪表记录温度。进行P、I、D 控温。

三、主要技术参数

四、使用条件

1、室内使用,地面平整,通风良好,环境整洁(从而保证向炉壳冲气后炉内清洁)。

2、环境温度在+5~40℃,倘若环境温度低于+5℃,需给真空泵周围加热。

3、环境相对湿度不大于85%。

4、周围无明显震动及高频设备。

5、周围无导电尘埃,无爆炸性气体,无腐蚀金属和绝缘的气体。

6、海拔不超过1000米。

7、自备进水,出水管。

8、自备供气气源及气管。

五、安装

1、熟读本设备及真空仪表、控温仪表、真空泵的安装使用说明书,熟悉有关安装图纸资料。

2、检查设备成套情况及附件是否齐全。

3、炉体安装后,方能打开防气阀,吊开钟罩,清理干净后,按图纸装配阴极输电装置和阴极盘支承,然后将钟罩盖好,预备抽真空。

4、拆去真空泵的皮带,接线试电动机的旋转方向,使之与真空泵护罩上标志的方向相同,然后将真空泵与炉体通过挂管道连接好。

5、把真空规管通过橡胶管插入炉底盘下,并按ZDZ-4型电阻真空计使用说明书接好规管连接线(连接线加长会影响读数的准确性)。

6、按进水、出水的标志,接好供水、排水的管路,炉体炉盖和炉底应单独供水和出水。

7、炉体本身是阳极,必须按标志可靠接地,单独埋设地线,其接地电阻不得大于4欧姆,不得以接零代替接地。钟罩与底盘须用导线

相连。

8、氨气进嘴设在炉体上,有堵头,待测试过极限真空度和漏气率后方可取走堵头安装进气管路。

供气流程:氨气瓶—>减压阀—>热分解炉—>流量计—>炉底内

9、炉体安装应用水平仪找平,不得晃动及倾斜。

六、调整与测试

1、绝缘电阻的测量:炉内充入大气,在非真空,空炉条件下用2500兆欧表测量绝缘电阻,阴极对阳极(对地),阴极对热电偶丝均应

不小于4兆欧,测量时必须断开阴极,阴极及热电偶与电器柜的连线,否则要损坏元件及仪表。

2、抽气速度的测试打开ZDZ-4电阻真空计的开关,启动真空泵先进行1~2分钟后打开碟阀,抽真空达到6.67Pa为止。

3、要经过几次反复抽气后,测试压升率,待炉内压强稳定在6.67Pa时关闭碟阀,60分钟后测得压强Pt,计算压升率。

Pt-5×10-2

△P= ——————≤0.133Pa/min

t

式中:(t)—分钟(min)(Pt)—TOYY

附: Pa 与TOYY的换算: 1 TOYY=133.322Pa

4、启动真空泵抽气至极限真空度,向炉内供气,调整气氛流量和碟阀使炉内压强稳定在所需要的范围。

5、按使用说明书的说明进行操作,对工作盘进行起辉。

6、关闭碟阀,停阀。经过清理,可以在500℃左右保温1小时,使工作盘工作稳定。停止供电,停止供气,降温到200℃以下后停止冷

却水,以待装炉正式生产使用。

七、使用注意事项

1、工作中严禁触摸阴极,以免触电。

2、开炉过程中,如发现连续在固定点出现弧光时,需停炉检查零件质量或是否有其它原因,切勿勉强工作。

3、缓冲罐内压力<1Kg/cm2 。

八、维护、保护与检修

1、真空室必须保持清洁、干燥,不使用时应保持真空状态,冬季停炉或长期不使用时,应将冷却水排出。

2、真空泵应按照规定定期换油。

3、阴极绝缘瓷管应经常用盐酸擦去溅射上的金属粉末。

4、定期测试漏气率,更换失效的密封圈。

5、经常在大气状态下测试阴极阳极之间的绝缘电阻,如发现阴阳极之间短路,应拆开阴极输电装置维修。

双层辉光离子渗镍基合金Inconel625

双层辉光离子渗镍基合金Inconel625 张旭杨忠民董建新谢锡善徐重高原 摘要采纳双层辉光离子渗金属技术在20钢、工业纯铁、18-8不锈钢3种材料表面进行表面合金化。结果说明:能够在3种材料表面获得成分类似于镍基合金Inconel 625及与Inconel 625不同的表面合金渗层。并对渗层成分操纵、组织结构和耐蚀性进行研究。 关键词双层辉光镍基合金离子渗金属 Double Glow Plasma Surface Alloying using Nickel Base Alloy Inconel 625 Zhang Xu, Yang Zhongmin, Dong Jianxin and Xie Xishan (University of Science and Technology, Beijing 100083) Xu Zhong and Gao Yuan (Taiyuan University of Technology) Abstract The double glow plasma surface alloying using nickel base alloy Inconel 625 on the 0.20% C steel, commercial pure iron and 18-8 stainless steel has been carried out. The results show that compositions of surface alloying layer which was similar or different to the alloy Inconel 625 were obtained. And the composition control, the microstructure and the corrosion resistance of the alloying layer have been studied. Material Index Double glow, Nickel Base Alloy, Plasma Surface Alloying 双层辉光离子渗金属(双辉渗金属)技术[1,2]是一项表面冶金技术,它能够在一般材料表面形成具有专门物理、化学性质的表面合金层。表面层的合金元素含量可达90%以上,合金层的厚度可达几百微米以上。双辉渗金属技术的显现,使镍基合金的表面冶金成为可能。 多年来,对Ni、Cr、W、Mo等合金元素的单元渗[3]和Ni-Cr、W-Mo、Ni-Cr-Mo等多元共渗[4,5]进行了研究。双层辉光离子渗金属技术在抗腐蚀和抗氧化方面的应用也取得一定的进展,双辉铬镍共渗成功地应用于化工机械等部件,A 钢板铬镍共渗能够得到高合金含量的Ni-Cr合金渗 3 层[4]。 Inconel 625合金是以Nb、Mo为要紧强化元素的固溶体强化型镍基合金,具有良好的机械性能、耐蚀性、可焊性和加工性能。 Inconel 625作为合金元素的供给源,利用双层辉光渗金属技术在纯铁、低碳钢及不锈钢18-8的表面形成Inconel 625镍基合金层,用来代替整体镍基合金工件以节约大量贵重金属,降低成本,应用于工业领

辉光离子渗氮

一.离子氮化工艺 离子氮化是一种可以显著提高钢铁零件表面硬度﹑耐磨损﹑耐疲劳和耐腐蚀性能的化学热处理工艺。 将欲处理零件置于真空炉体内,在真空条件下,往炉内充以稀薄的含氮气体(如氨气或氮氢混合气体)。零件接离子电源阴极,炉体接阳极,阴阳极接数百伏直流电压。由于电场作用,炉内稀薄气体被电离,氮离子定向撞击阴极(零件),零件表面产生辉光放电并被加热。在一定气氛和一定温度下,零件表面复合、吸收氮原子,形成高浓度的含氮层并向心部扩散,经过一段时间,得到工艺要求所需要的氮化层。 离子氮化工艺由于其节能﹑省气﹑效率高﹑质量好﹑无污染等优点,在动力﹑机床﹑石化机械﹑轻纺机械﹑摸具等行业中得到了广泛应用。 二.离子氮化设备 设备主要用于机械零件的离子氮化、离子氮碳共渗(软氮化)等离子化学热处理工艺,使

机械零件表面改性,获得所需要的机械性能和物理化学性能。 成套设备由离子电源﹑真空炉体﹑真空获得系统﹑测控温系统﹑供气系统组成。 2.1.离子电源 离子电源分为直流离子电源和脉冲离子电源。 2.1.1.直流离子电源 直流离子电源主要包括整流变压器﹑可控整流电路﹑L-C 振荡灭弧电路﹑截止反馈电路﹑控制电路。 2.1.2.脉冲离子电源 脉冲离子电源是在直流离子电源的基础上加装由 IGBT 元件及控制电路组成的斩波器,通过斩波得到占空比可调的脉冲电流。脉冲离子电源与直流离子电源相比,能较好地改善空心阴极效应。 脉冲离子电源是在每个工作周内(频率为 1KHZ时,周期为1ms)电流回零,辉光熄灭一次,因而提高了灭弧效率。 脉冲离子电源能实现电压、电流的独立调节,能滿足不同的工艺要求。

双辉光离子渗金属

2012-2013-2 期末表面工程概论 2010 届论文评分标准
姓名 赵宗峰 班级 10 材料本 学号 20100570138
培养学生在进行科研课题实验之后,对研究内容、 考核目的 研究结果、研究结论给予报告交流的能力。使学生 在今后工作中,具有对生产中存在的问题解决并进 行同行的交流的能力。 题目 题目研究内容完全一致 10-8, 一般 7-4, 差 3-0 格式正确,能将论文研究内容结果结论简 摘要及关键词 练地表达 10-8、表达一般 7-4、差 3-0 论文结构合理、研究内容充实、实验手段 研究内容 应用恰当,对结果能进行正确分析的 60-40,一般 39-20,差 19-0 逻辑性强、能用专业语言表达、语句通顺、 语言表达方面 极少错别字 15-10,一般 9-5,差 4-0
参考文献 合计总分 考核 成绩
有标注,齐全 5,一般 0-4
任课教师 签字
审核人 签字

双辉光离子渗金属
作者 赵宗峰 单位:10 材料本 学号:20100570138 摘要:综述双层辉光离子渗金属技术设备,工艺过程,结果分析。结果分析得双 层辉光渗金属可以有效提高金属基体的耐腐蚀性、耐摩擦性、硬度。从而延长了 基体的寿命,节约了成本。对于节能,环保,降低防腐成本,节材都发挥着重要 作用。 关键字:双层辉光离子渗金属,耐腐蚀,耐磨损,硬度。 引言 离子渗金属是材料表面工程里面一项重要的改变材料表面多方面性能的重 要技术。双辉光离子渗金属对提高材料基体的抗腐蚀性,抗磨损性,提高硬度都 有很大的帮助对于延长材料寿命节约成本,环保,降低防腐成本,节材都发挥着 积极作用。因此此技术引起国内外相关学者的极大关注。 实验 材料设备 2、工艺过程 3、实验结果及讨论 4、结论 5、参考文献 1 试 验 设 备
图为 双层辉光等离子表面冶金试验炉 双层辉光等离子表面冶金试验炉包括辅助阴极、风冷系统、阴极结构、真 空系统、供气系统、外加热源、隔热屏系统、测温系统、水冷系统和电源。 在操作时,先将工件挂好,再进行源极布置,最后将钟罩盖上。这样可以保 证源极与工件之间的相对位置及源极与工件之间的距离。如果工件的长度过 长,应考虑温度的均匀性问题,增加一些辅助阴极。 试验材料 试验采用 Q235 低碳钢,对其进行渗铬镍。Q 表示屈服极限,在 235MPa 左右。尺寸为 35×25×3mm。由于初始试样表面粗糙,有油渍。为了更好的 进行渗镀,需要进行打磨清洗处理。先用 280#、600#、1000#、1200#砂纸依

Q235钢离子渗金属及性能测试实验报告

实验2 低碳钢表面防腐蚀镀层及性能表征 一、实验内容及目的 1.通过实验了解双层辉光等离子表面冶金技术, 2.渗金属的防腐蚀原理, 3.分析Q235钢渗Cr-Ni前后的抗腐蚀和磨损性能表征。 四、与实验相关的知识点 1.双层辉光等离子表面冶金技术(参考《表面工程概论》); 2.电化学腐蚀防护(参考《材料腐蚀与防护》); 3.低碳钢组织及性能(参考《金属材料学》) 三、实验操作要点 1.Q235钢的表面预处理:机械清理,化学清理 2.双辉离子渗Cr-Ni (1)了解主要工艺参数:温度、时间、真空度,等。 (2)了解设备结构及离子渗金属原理; (3)渗金属操作及质量检测。 一、渗铬镍后Q235钢的抗电化学腐蚀分析:绘制极化曲线,确定主要参数;磨损实验。 二、分析渗铬镍后Q235钢的微观组织、抗磨性,描述微观组织,绘制摩擦曲线。 四、实验报告要求 1.介绍渗金属原理及工艺参数; 2.介绍实验材料、仪器及程序; 3.分析渗铬镍后Q235钢的微观组织、抗磨性、抗腐蚀性能的检测结果。 五、实验报告

Q235钢离子渗金属及性能测试实验报告 相关课程姓名班级时间评分材料腐蚀与防护,表面 工程概论,金属材料学 三、实验内容 1.Q235钢双层辉光等离子渗Cr-Ni工艺; 2.渗Cr-Ni层抗磨损性能测试; 3.渗Cr-Ni后Q235钢抗腐蚀性能测试; 二、实验原理 1.双层辉光等离子渗Cr-Ni原理及工艺参数; 2.抗磨损性能测试方法; 3.电化学抗腐蚀性测试原理; 双层辉光等离子渗Cr-Ni原理及工艺参数: 双层辉光离子渗金属基本原理图 双层辉光离子渗金属技术是利用真空条件下双层辉光放电所产生的低温等离子体而形成的一种等离子表面冶金方法。其主要功能是在可导电材料表面形成具有特殊物理化学性能的合金层。 双层辉光离子渗金属是在一个真空容器内设有阳极、阴极、以及由欲渗合金元素组成的源极,在阳极和阴极以及阳极和源极之间各设一直流可调压电源。当

双辉光离子渗金属

2012-2013-2期末表面工程概论2010届论文评分标准

双辉光离子渗金属 作者宗峰单位:10材料本学号: 摘要:综述双层辉光离子渗金属技术设备,工艺过程,结果分析。结果分析得双层辉光渗金属可以有效提高金属基体的耐腐蚀性、耐摩擦性、硬度。从而延长了基体的寿命,节约了成本。对于节能,环保,降低防腐成本,节材都发挥着重要作用。 关键字:双层辉光离子渗金属,耐腐蚀,耐磨损,硬度。 引言离子渗金属是材料表面工程里面一项重要的改变材料表面多方面性能的重要技术。双辉光离子渗金属对提高材料基体的抗腐蚀性,抗磨损性,提高硬度都有很大的帮助对于延长材料寿命节约成本,环保,降低防腐成本,节材都发挥着积极作用。因此此技术引起国外相关学者的极大关注。 实验 材料设备2、工艺过程3、实验结果及讨论4、结论5、参考文献 1试验设备 图为双层辉光等离子表面冶金试验炉 双层辉光等离子表面冶金试验炉包括辅助阴极、风冷系统、阴极结构、真空系统、供气系统、外加热源、隔热屏系统、测温系统、水冷系统和电源。 在操作时,先将工件挂好,再进行源极布置,最后将钟罩盖上。这样可以保证源极与工件之间的相对位置及源极与工件之间的距离。如果工件的长度过长,应考虑温度的均匀性问题,增加一些辅助阴极。 试验材料 试验采用Q235低碳钢,对其进行渗铬镍。Q表示屈服极限,在235MPa 左右。尺寸为35×25×3mm。由于初始试样表面粗糙,有油渍。为了更好的进行渗镀,需要进行打磨清洗处理。先用280#、600#、1000#、1200#砂纸依

次打磨基材,使其表面粗糙度变小,然后使用丙酮或酒精进行清洗除油。处理后,基体表面应平整,并且光泽度较好,如图2-2。源极材料为Cr80Ni20, 尺寸为80×80×5mm。 双层辉光等离子渗Cr-Ni原理:双层辉光离子渗金属是在一个真空容器设置阳极、阴极、以及由欲渗合金元素成的源极、阳极和阴极以及阳极和源极之间各设一直流可调压电源。当真空室的真空达到一定气压时,接通两个电源,使阳极和阴极以及阳极和源极之间分别产生辉光放电。在高电压下电子从阴极向阳极移动,打到Ar原子使之电离出。离子轰击源极使得源极溅射出欲渗元素,在负压的作用下使欲渗元素轰击工件表面由于双阴极效应导致工件升温在浓度差作用下渗入工件表面形成合金层。 双层辉光等离子渗Cr-Ni工艺参数:真空室的极限真空度应不低于5Pa,保护气体为氩气,工作气压围一般为10~60 Pa,阴极电压在540V左右,源极电压在980V左右,工件升温至850℃,保温8个小时。

双层辉光离子渗金属设备

双层辉光离子渗金属设备 高原1,徐晋勇1,高清1,马传国,1徐重2 (1.桂林电子工业学院信息材料科学与工程系,广西桂林541004;2.太原理工大学,山西太原030024)摘要:简要介绍了双层辉光等离子表面合金化设备的类型、组成、功能、结构、原理等。 关键词:双层辉光放电;等离子表面合金化;真空设备 中图分类号:TG155.7文献标识码:A文章编号:1001-3814(2007)08-0078-04 EquipmentofDoubleGlowPlasmaDischargeforSurfaceAlloyingGAOYuan1,XUJing-yong1,GAOQing1,MAChuan-guo1,XUZhong2(1.Dept.ofInformationMater.Sci.andEng.,GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004,China; 2.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China) Abstract:Thetype,constitutes,function,structure,principleofdoubleglowplasmadischargealloyingprocessequipmentforsurfacewasbrieflyintroduced. Keywords:doubleglowplasmadischarge;plasmasurfacealloying;vacuumequipment 双层辉光离子渗金属技术自20世纪80年代发明以来[1],经过二十多年的不断研究和发展,在基础研究、理论提升、工艺试验、设备制造、应用推广等方面进行了大量深入的工作,并取得了重要成果[2]。尤其在金属材料提高耐磨性、耐腐蚀和高温抗氧化性方面取得了较大的进展,有些成熟的工艺技术,已经进入生产实际的推广和应用阶段[3]。随着双层辉光离子渗金属工艺技术的进步,双层辉光离子渗金属技术的设备研究也在不断地进行。本文就目前双层辉光离子渗金属设备的原理、类型、结构、组成、功能等做一个简单的介绍。 1双层辉光离子渗金属基本原理双层辉光离子渗金属技术的基本原理是利用低真空条件下的气体放电所产生的低温等离子体,将辉光放电的溅射现象、尖端效应、空心阴极放电[4]等结合,把欲渗合金元素以原子、离子以及粒子团的形式溅射出来,这些活性较强的原子、离子以及粒子团,以一定的能量向阴极(工件)运动,并且吸附和沉积到工件表面,在高温作用下,扩散进入工件内部。使被渗工件表面形成具有特殊物理和化学性能的合金层[5]。 该技术主要的特点是:利用辉光放电的溅射现象,利用具有较高能量的离子轰击导电的高熔点的固态金属材料,能够连续不断地提供具有一定能量、新鲜、大量、活性较强的欲渗合金元素,解决了目前渗金属中欲渗高熔点合金元素的供给问题。 图1是双层辉光离子渗金属原理图。 图中源极是由欲渗金属固体材料组成,阴极是由被渗金属材料的工件(或试样)组成,放置在辅助阴极内。电源控制柜是由高压直流、交流或脉冲组成,阳极是公用的,接在炉壳上,并且接地。两个电源柜的阴极分别接在工件和源极上。抽真空系统是由扩散泵+机械泵组成,还有可通入工作图1双层辉光离子渗金属原理图 Fig.1Principleofdoubleglowdischargealloyingprocess抽气 进气 源极 阴极 辅助阴极 电 源 柜 电 源 柜 收稿日期:2006-11-02 基金项目:国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合项目(50374050);山西省自然科学基金资助项目(20031050)作者简介:高原(1954-),男,广西贺州人,教授,博士,从事金属材料表面改性研究工作;电话:0773-5601434; E-mail:gaoyuan50@126.com ●设备●

基于神经网络的双层辉光离子渗金属

基于神经网络的双层辉光离子渗金属 文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

镍基单晶合金多轴非比例加载 低周疲劳单胞模型 丁智平,王腾飞,李明,陈吉平 (湖南工业大学机械工程学院,湖南株洲412008) 摘要:进行DD3镍基单晶合金在680℃和850℃温度下多轴非比例加载低周疲劳 试验,试验研究表明等效应变范围△ε e 、试验温度、等效应力范围△σ e 对单晶 合金的低周疲劳寿命有显着的影响。基于能量耗散理论,引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响,构造循环塑性应变能作为损伤参量,建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之间呈幂函数关系。根据镍基单晶合金的微观尺度结构特征,建立γ/γ’双相单胞有限元模型,进行多轴非比例循环加载应力应变数值模拟。分别利用宏观有限元模型和γ/γ’双相单胞微观有限元模型的计算结果,以及镍基单晶合金680℃和850℃低周疲劳试验数据,对疲劳寿命模型进行多元线性回归分析,结果表明微观单胞有限元模型的分析精度比宏观有限元模型显着提高,两种温度下的试验数据分别落在倍和倍偏差分布带内。 关键词:疲劳,单胞模型,有限元法,单晶合金,多轴非比例 中图分类号:文献标识码: Low Cycle Fatigue Unit Cell Model for Single Crystal Nickel-base Superalloy under Multiaxial Non-proportional Loading DING Zhiping,WANG Tengfei,LI Ming,CHEN Jiping 国家自然科学基金资助项目(),湖南省重点学科建设项目资助 作者简介:丁智平(1956—),男,博士,教授,硕士研究生导师,主要从事机械结构强度、材料的疲劳损伤和机械优化设计的研究。(通讯作者);E-mail:

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