磁控电弧离子镀阴极斑点特性的高速摄影研究

利用高速摄影技术，对磁控电弧离子镀中阴极斑点大小、寿命及运动轨迹进行了观测，获得了阴极斑点电流密度、运动速度随磁场、电弧电流及背景气体压力改变而变化的关系曲线。     

活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深机理研究

目的研究涂敷活性剂条件下1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的熔深增加机理。方法采用B1活性剂,涂敷在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面,进行A-TIG焊试验,分析活性剂对电弧形貌、阳极斑点、电弧电压和焊缝熔深的影响情况。结果涂敷活性剂后,电弧和阳极斑点都发生了收缩,电弧宽度由4.97 mm变为4.12mm,减小了17.1%,阳极斑点长轴长度由9.92 mm变为8.22 mm,短轴长度由4.75 mm变为4.35 mm,电弧电压提高了2.7 V,阳极区和弧柱区收缩,提高了弧柱电场强度;相同参数下,涂敷活性剂后熔宽缩小0.62mm,熔深增加了3.01 mm,显著增加熔深。结论阳极斑点收缩和电弧收缩是活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深的主要原因。     

真空开关电弧形态的实验研究

真空电弧形态的研究对真空开关能否有效控制和保护电路有着重要的影响.本文设计了真空开关电弧实验系统,建立了基于高速摄像设备CMOS的真空开关电弧采集系统.通过该采集系统可以每秒200,000帧采集速度得到了真空开关电弧图像.实验结果表明,真空开关电弧起始处于扩散形态,随着电流的增大,电弧月逐渐集聚,并产生阳极斑点,峰值电流过后再次转变成扩散形态,最终在阴极表面形成很多阴极斑点,做高速运动并数量不断减少至电弧完全熄灭.     

粗晶/细晶CuCr50触头材料的电弧运动行为及其烧蚀特性

将高能球磨和等离子烧结(SPS)技术相结合制备出粗晶和细晶CuCr50电触头材料，对其成分、密度、显微硬度和电导率、放电过程中触头表面阴极斑点的分布、移动速度和触头表面侵蚀的形貌进行表征，研究了粗晶和细晶CuCr材料的电弧侵蚀特性。结果表明，细晶CuCr50触头的硬度(160.29HV)比粗晶CuCr50触头的硬度(104.15HV)高，在50 Hz工频条件下细晶触头阴极斑点的运动速度为16.9 m/s，比粗晶触头的17.78 m/s低4.9%。这表明，粗晶触头表面的阴极斑点运动到触头边缘的速度略比细晶触头的高。与粗晶触头相比，在燃弧过程中细晶触头表面产生的阴极斑点尺寸小、数量多、亮度低且更均匀；在电流幅值相同的条件下，细晶CuCr触头的电弧电压降比粗晶触头的低。电弧烧蚀后细晶CuCr触头的整体形貌平整，没有明显的大烧蚀坑和液滴喷溅。综合研究结果表明，细化第二相Cr相能显著提高CuCr50触头的整体电接触性能，细晶CuCr50触头的抗电弧烧蚀特性比粗晶触头的高。     

真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究

建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时 ,阴极斑点的受力模型 ,分析了影响电弧运动的因素 ,改进了圆形平面靶侧面形状 ,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度     

真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究

建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时,阴极斑点的受力模型,分析了影响电弧运动的因素,改进了圆形平面靶侧面形状,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度。     

多弧沉积技术综述

自从八十年代初多弧镀设备成功地在刀具、模具上镀氮化钛镀层以来,多弧镀受到广泛的关注。国内刀具行业纷纷引进设备,许多研究所和设备制造厂也相继研制,“多弧”热的浪潮一度掀起。如何客观地评价这一技术呢?如何合理地利用它的长处呢?本文想在目前所了解的资料的基础上作一综述。 一、多弧镀的概述 1.什么是多弧镀 多弧镀是一种利用真空电弧放电的沉积技术。但它不是空芯阴极放电的那种热电子电弧,而是一种非热电子电弧。它的电弧形式是在冷阴极表面上形成一个或多个阴极电弧斑点。过些斑点具有高的电流密度,从而使阴极材料汽化,形成金属…     

基于MHD的小间隙真空电弧仿真研究

真空开关电弧电流过零前的电弧等离子体状态对真空开关能否顺利开断具有十分重要的影响。本文在建立小间隙真空电弧磁流体动力学(MHD)模型的基础上,采用通用计算流体力学仿真软件对电弧电流过零前0.5 ms时的电弧等离子体的特性进行数值仿真研究。计算得到了真空电弧等离子体压力、等离子体密度、离子纵向速度、阳极表面纵向电流密度和电弧电压等的空间分布。仿真结果表明:从阴极到阳极,真空电弧等离子体压力和密度逐渐增大,而等离子体速度逐渐减小;阳极表面电流密度存在较大径向梯度,最大值低于形成阳极斑点的极限收缩电流,阳极仍不活跃。仿真得到的等离子体密度分布与高速摄像机拍摄得到的CMOS图像光强基本吻合,计算得到的电弧电压与测得的电弧电压是一致的,从而验证了本模型的可行性。     

旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响

研究了旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响规律,采用有限元分析软件FEMM对旋转横向磁场的分布进行了模拟,考察了不同频率(80~210 Hz)及电磁线圈励磁电流对弧斑运动的影响。从电弧斑点放电的物理机制出发,探讨了不同频率和磁场线圈电流对电弧离子镀弧斑运动的影响机制。结果表明,随着旋转横向磁场强度和频率的提高,使弧斑逐渐从聚集的斑点态(或者弱分散的团絮态)转变为大面积分布在靶面较强的分散弧斑絮线,最后转变为完全分布在整个靶面的强分散弧斑线,弧斑分裂强烈,产生的弧光等离子体更加均匀细腻。随着瞬态弧斑线在靶面分布面积的增加,弧压增加,弧电流密度急剧下降,靶材利用率达到85%以上。旋转横向磁场的应用,带来了弧斑大面积稳定放电、等离子离化率、密度及靶材利用率大幅度提高的多重效应。     

轴对称磁场对电弧离子镀TiN-Cu纳米复合膜性能的影响

在电弧离子镀靶后端加入轴对称线圈磁场,制备了TiN-Cu纳米复合膜。观察线圈磁场强度对靶表面电弧斑点游动速率和弧柱形状的影响,及其对沉积薄膜的表面形貌、沉积速率、纳米压痕硬度和弹性模量的影响。结果表明,提高线圈磁场强度可提高电弧斑点的游动速率,进而降低靶表面金属液滴喷射几率,减小沉积薄膜中大颗粒的尺寸和数量。X射线衍射(XRD)谱显示,沉积薄膜只含有TiN相,未出现金属Cu或其化合物的衍射峰;薄膜呈现明显的(111)晶面择优取向。随着线圈磁场强度的提高薄膜沉积速率、压痕硬度和弹性模量先增加,达到最大值后又略有减少,其最大硬度和弹性模量分别达到35.46GPa和487.61GPa。     

真空自由燃烧氦电弧温度场的数值模拟研究

对蒸发冷凝法制备纳米粉体装置的加热源——真空自由燃烧氦电弧进行了研究。阐述了电弧的构造及电位分布，介绍了电弧产热的机理。在满足一定基本假设的前提下，文中给出了电弧的控制方程。运用有限元理论，构建了自由燃烧电弧的计算模型，运用ANSYS8．0对电弧的温度场进行了模拟，并应用类比法验证了本文构建的计算模型及模拟结果的正确性。     

真空开关电弧的产生及其触发电路的设计

本文对真空开关电弧的产生过程、实验室产生电弧方法及影响真空电弧触发因素进行了简要分析，在此基础上对真空电弧的触发电路进行了设计。通过实验表明，该触发电路能够成功可靠的起弧。     

多模式旋转磁场对电弧离子镀弧斑放电的影响分析

电弧离子镀工艺中,弧斑的放电形式、运动速率、运动方式的控制对于减少以至消除大颗粒的发射至关重要。本文采用自主研发的机械式旋转磁控弧源,围绕三种不同模式的旋转磁场下弧斑的放电行为及规律进行了研究,并从弧斑放电的物理机制出发,分析讨论了不同模式的旋转磁场对阴极斑点运动的影响机理。研究结果表明,多模式旋转磁场可以有效提高弧斑的运动速度、扩大放电面积、降低放电功率密度、减少大颗粒的发射,同时还能够大幅度提高靶材的利用率,拓展电弧离子镀的应用。     

电弧对焊接过程辐射测温的影响分析

针对小电流电弧的辐射特点，对焊接过程近弧区辐射温点的电弧干扰进行了分析，得到了电弧干扰对测温的信噪比公式及影响因素，定量地证明了存在小电流电弧成时辐射测湿法的可行性。     

电弧等离子体法在纳米材料制备中的应用

电弧等离子体法可广泛用于多种纳米粉末、纳米管及纳米薄膜的制备。介绍了电弧等离子体法制备纳米材料的基本工作原理及其在制备各种纳米材料的应用，分析了电弧等离子体法的特点与优势，并展望了其发展前景。     

真空电弧的特点及几种常用金属的真空电弧现象

真空电弧技术愈来愈广泛地应用于离子镀技术．但由于不同的阴极材料的固有性质不同，真空电弧现象也不同．为能更好地将真空电弧应用于离子涂复技术，本文较简洁地介绍了真空电弧特点及一些金属和合金的真空电弧现象．     

大功率二次雾化电弧喷涂技术系统的研制

通过电弧原理、系统工作原理及系统结构的阐述，对大功率二次雾化电弧喷涂技术系统的研制进行了分析，并通过涂层结合力与空隙率的对比测试，发现大功率二次雾化电弧喷涂技术系统对涂层的耐蚀性有较大的提高。     

真空电弧沉积技术中的弧源设计

讨论了真空电弧沉积中弧源设计的有关问题，如电弧运行模式、电弧极性、点火方式、电弧的约束方式以及宏观粒子抑制方式等。分析表明，分析表明，合理选择电弧运行模式和电弧极性，以满足涂料粒子蒸发与离化的要求；选择合理的弧源结构，加强对电弧的约束与烧蚀的控制，或用过滤弧源，以抑制宏观粒子对涂层的污染，是成功设计弧源的关键。     

添加Al2O3对CuW70合金阴极斑点运动特性的影响

采用熔渗法制备了不同Al2O3添加量的CuW70合金,研究了Al2O3对CuW70合金组织和真空击穿性能的影响,利用高速摄影观察了CuW70合金表面阴极斑点运动规律.结果表明:未添加Al2O3的CuW70合金烧蚀主要集中在Cu聚集区;在放电过程中,阴极斑点运动表现为原地重复的燃烧,合金表面烧蚀严重.添加Al2O3后,CuW70首击穿相发生转移,集中在Al2O3颗粒上,阴极斑点更为分散,合金主烧蚀区面积明显减少;Al2O3的添加延长了电弧寿命,降低了截流值.     

真空电弧蒸发源及其在刀具涂层离子镀中的应用

利用真空电弧蒸发源进行刀具涂层离子镀，目前在国内已经开始得到应用。但是， 对电弧蒸发源的设计及刀具涂层工艺等方面的研究尚存在一定问题。本文针对这些问 题，对电弧蒸发源的结构、工作原理以及设计中的若干问题进行了论述。文中最后还就 提高刀具涂层质量方面应采取的几点工艺措施进行了介绍。