低氣壓直流弧斑等離子體除磷及其放電特性研究.pdf

1、除鱗即把鋼鐵表面氧化層除去的工藝在冶金工業(yè)中是一道關(guān)鍵技術(shù)，會直接影響到鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)除鱗方法如機械除鱗以及化學(xué)除鱗帶來一系列的環(huán)境污染:水污染、噪聲污染等。低氣壓電弧除鱗是利用陰極弧斑產(chǎn)生的局部高溫使位于其下方鋼鐵表面的氧化層由于蒸發(fā)、爆裂而幾乎被瞬間除去。由于在密閉的空間中進行，幾乎不產(chǎn)生噪聲;也不會帶來水污染;除鱗中蒸發(fā)的氧化物等材料可以被回收再利用，所以電弧除鱗是一種環(huán)境友好型的新技術(shù)。
　　本文針對低氣壓直流電弧在

2、除鱗中應(yīng)用開展了弧斑等離子體放電技術(shù)、等離子體放電特性和除鱗工藝研究，為實現(xiàn)弧斑等離子體除鱗技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　首先建立了一套低氣壓陰極弧斑等離子體除鱗裝置，進行了柱狀銅電極、球狀銅電極、石墨電極等多種電極的除鱗實驗;開展了樣品與電極間的靜態(tài)和動態(tài)除鱗研究;實現(xiàn)了不同尺寸板材樣品以及管狀樣品的除鱗。
　　對除鱗過程中的陰極弧斑等離子體放電特性以及等離子體特性進行了研究。除鱗的速率受氣壓、電極間距以及電流的影響。

3、除鱗過程中電壓以及電壓波動由于陰極表面性質(zhì)的不同，氣壓、電極間距以及電流的變化而發(fā)生變化。電壓波動與陰極弧斑自身固有的非靜態(tài)爆裂特性相聯(lián)系。高速相機捕捉到的陰極弧斑在不同條件下或傾向聚集或易分散，大小和明暗也會發(fā)生變化。實驗過程中發(fā)現(xiàn)除鱗的電壓波動越小，對應(yīng)的除鱗速率就越大。利用ecton爆裂模型從理論上預(yù)測了除鱗速率與放電電流成正比，與我們得到的實驗結(jié)果相符合。
　　利用鐵原子的譜線進行玻爾茲曼擬合求電子溫度?；“咴谘趸瘜颖砻嫘?/p>

4、成時，不同條件下的正柱區(qū)電子溫度約在4000-5100K;在鐵表面形成時電子溫度約4000-6000K。正柱區(qū)不同位置電子溫度的變化主要受陰極、陽極鞘層以及電子擴散復(fù)合的影響。而電子溫度隨電流、氣壓等放電參數(shù)的變化，則主要與饋入到等離子體中的功率以及電子的碰撞復(fù)合等因素相關(guān)。
　　即使同一次放電過程中，電子溫度也會發(fā)生較明顯的波動。這種波動不是由于放電條件的改變或者是測量誤差導(dǎo)致的，而是由于陰極弧斑等離子本身的非靜態(tài)過程決定的。相

5、同條件下，鐵表面弧斑等離子體的電子激發(fā)溫度標準差均大于氧化層陰極的。這說明了電弧在鐵陰極表面比在氧化層陰極表面的不穩(wěn)定性更強。
　　我們觀察到除鱗的過程不是一次性將樣品表面氧化層完全除去，而是一個兩步掃描的過程。陰極弧斑首先在整個樣品表面掃描，除去樣品最外層較厚的氧化層;而第二次掃描是一個更快速的掃描，并除去下面較薄的一層氧化層。經(jīng)過兩次掃描后金屬表面的氧化層被完全除去并露出金屬基體。兩次掃描現(xiàn)象是和氧化層本身的分層特性相聯(lián)系的。

6、不同氧化層以及氧化層與金屬基體之間的電子逸出功是不同的，導(dǎo)致了弧斑在除鱗中的自適應(yīng)性，從而最終引起了兩次掃描現(xiàn)象。
　　實現(xiàn)了毫秒級陰極弧斑等離子體放電，并研究了其弧電壓的有色隨機噪聲(CRN)功率譜。電弧在樣品表面燃燒時，放電電壓會發(fā)生波動，又稱電壓噪聲。波動的頻率、振幅會隨樣品表面性質(zhì)以及放電參數(shù)的不同而變化。我們對電壓波形進行快速傅立葉變換，得到噪聲功率譜。噪聲功率譜符合冪定律。冪指數(shù)α大小的變化與不同材料表面的弧斑及其亞結(jié)